Một số kim loại như Ag, Pt, Li, Zn, Cd, Mn, Ce, Cr, Fe, Al, Ln, Sn,… được kết hợp với TiO2 tạo ra những điểm giữ electron quang sinh, nhờ đó hạn chế được quá trình tái kết hợp và đồng nghĩa với sự nâng cao hoạt tính quang xúc tác của TiO2.
Nhưng người ta lo ngại việc có thể xảy ra phản ứng giữa các ion trên bề mặt với H2O2 tại vị trí ấy, điều này có thể gây nên hiện tượng phân rã từng phần của các ion dương này trong trường hợp là dung môi lỏng. Ngược lại đối với những ion liên kết chặt chẽ bên trong tinh thể khi nung trong không khí sẽ cho hoạt tính trong vùng ánh sáng khả kiến. Nồng độ các ion dương tăng lên trong khoảng 50- 200 nm từ bề mặt tính vào. Vì vậy các lớp nguyên tử sâu bên trong vẫn tạo ra được cặp điện tử-lỗ trống khi được kích thích bằng ánh sáng khả kiến. Nguyên nhân là do có sự chuyển dịch điện tử từ bên trong tới bề mặt ngoài. Và như vậy khi các tinh thể TiO2 pha tạp được bao quanh bởi các tinh thể TiO2 không pha tạp thì vẫn sẽ có hiện tượng quang xúc tác với ánh sáng khả kiến mà không cần phải lo ngại việc xảy ra phản ứng giữa các ion dương trên bề mặt với H2O2 tại vị trí ấy.
Khi pha tạp các nguyên tố phi kim như: N, S, C, P, F,… người ta nhận thấy có sự chuyển dịch bước sóng hấp thụ về vùng ánh sáng khả kiến, đồng thời có sự thay đổi cấu trúc tinh thể [23]. Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng khi các ion nitơ thay thế khoảng 2,25% các ion âm trong tinh thể TiO2 thì bước sóng kích thích nó sẽ dịch chuyển về khoảng 400-500 nm. Khi pha tạp nitơ thì sẽ có sự hình thành liên kết Ti-O-N chứ không phải Ti-N. Nguyên nhân là do có sự lai hoá obital của O và N.
Vận tốc phân huỷ hợp chất hữu cơ sẽ tăng gấp 3 lần nếu mẫu TiO2 pha tạp nitơ được kích thích ở bước sóng 436 nm.
Kết hợp TiO2 với một chất hấp thụ khác: Để nâng cao hiệu quả xúc tác người ta còn kết hợp TiO2 với một vật liệu nền như SiO2 hoặc polymer,... Vật liệu nền dùng để kết hợp phải thoả mãn điều kiện:
Khóa luận tốt nghiệp
Phan Thị Kim Tuyến -26- SP Hóa K30B Không được giải phóng các thành phần của TiO2 trong quá trình xúc tác. Không bị giảm hoạt tính trong quá trình xúc tác.
Nếu giá cả và điều kiện sử dụng cho phép, các polymer phải được phủ một lớp chất như Si và Al, những chất trơ với phản ứng quang xúc tác.
Ngoài những điều kiện trên, việc chọn vật liệu nền còn phụ thuộc điều kiện sử dụng, đặc tính cơ học, giá cả,... Thuỷ tinh, silic nóng chảy, gốm, gạch men, bê tông, kim loại, các loại polymer, giấy và các loại vải,... đều có thể dùng làm vật liệu nền.