3 半导体光催化剂的改性技术
目前在多相光催化研究中所使用的光催化剂大都是半导体，在研究中使用了ESR、XRD、XPS、TEM等表征手段，研究影响催化剂性能的因素；同时采用了多种催化剂制备方法，如溶胶－凝胶法、化学气相沉积法、等离子气相沉积法、超声雾化－热解等，涉及多个学科，应用多种技术。
TiO2由于具有价廉、催化能力强、安全无毒、化学稳定性和抗腐蚀性好等优点，被广泛用作光催化剂。一般认为，光催化剂的活性是由催化剂的吸收光能力、电荷分离和向底物转移的效率决定。相应地，对催化剂的改性目的有：a、增强催化剂对反应底物的吸附能力；b、抑制电子和空穴的重组，促进电荷分离，提高光效率；c、增加在可见光区的响应范围；d、改变反应的选择性。
3.1 脱水和再水化处理
在潮湿的空气中，TiO2或ZnO的表面被水高度覆盖，而且存在表面键合的羟基。只有在比较苛刻的条件下(如温度高于500°C,真空)，才能获得脱羟基的表面，最初的表面处理通常都是脱水或再水化。在脱水──水化循环过程中形成了不饱和配位的钛原子，可作为接受电子的活性中心。半导体表面吸附水对其光催化活性有重要的影响，这一点将在反应动力学中详细讨论。
3.2 表面氧化和还原处理
还原处理通常是在氢气气氛下经高温处理，目的是为获得表面多余的电子，形成氧空位。实验证明还原的TiO2表面有更多Ti3 可作为空穴陷阱，同时增强O2的吸附，进一步形成O2-，增强氧化能力。
氧化处理则在氧气气氛下高温处理，氧化的TiO2含更多的表面羟基可作为空穴的陷阱，亦增强O2的吸附。通常，氧化处理能提供更多的阴离子空位[2]。
3.3 表面担载贵金属(Pt、Ag等)
最常见的是Pt/TiO2催化剂。一般都认为由于电子可由TiO2向贵金属转移，担载贵金属可提高电荷分离效率，从而增加催化剂的光活性。Driessen等[4]的研究表明，担载少量Pt(<=2%wt)可增强TiO2在更宽波长范围(400nm－650nm)的吸收，与Maxell－Garnett理论相符。但在波长大于300nm的光的照射下，Pt/TiO2对TCE的气相光催化降解的速率则比TiO2要低。作者认为，由于Pt在TiO2表面形成缺陷，在缺陷处，长波光的吸收和电子－空穴对的形成增强了催化剂在长波范围的光活性；而Pt对TiO2表面Ti3 活性点的阻碍则降低了催化剂降解TCE的速率。
3.4 量子尺寸的TiO2
半导体由于尺寸细化会产生一些与块体半导体不同的物理化学特性，如表面效应、隧道效应、电荷转移加速和量子尺寸效应，会对光催化活性产生很大的影响。从理论上来说，超细微粒的量子尺寸效应会导致其吸收光谱蓝移，氧化还原电势增大，半导体光催化反应动力增大，光催化活性提高。但也有结果表明半导体尺寸的减小对光催化活性产生负效应。
孙奉玉等[5]用溶胶－凝胶法控制制备了晶粒尺寸从10nm到80nm的TiO2纳米半导体，研究了纳米TiO2制备条件与晶粒尺寸和相结构、纳米TiO2的尺寸效应与其光催化活性的关系，发现晶粒尺寸小于16nm时，TiO2有明显的尺寸量子效应，对提高其光催化活性起了极为重要的作用。
3.5 过渡金属掺杂
表面掺杂过渡金属也能增强半导体的光催化活性。Choi等[6]系统研究了掺杂21种不同金属离子的量子尺寸TiO2的光催化活性，发现掺杂的TiO2光催化活性与很多因素有关，如掺杂离子的浓度、在TiO2晶格内的能级、其d-电子构型、它的分布以及电子给体的浓度和光强度。掺杂金属与TiO2之间的相互作用机理尚不清楚，关键的问题有：a、过渡金属离子在TiO2表面还是其晶格内；b、掺杂金属是否影响表面键合的物种；c、过渡金属离子是否影响电子－空穴的重组。
3.6 半导体表面光敏化及其他
常用的半导体吸收波长一般小于400nm，就TiO2而言，其吸收光量大约只占太阳光谱的4%。因此如何延伸光催化剂的激发波长就成为光催化材料研究的一个重要内容。半导体表面的光敏化是一个有效途径，它是将光活性化合物以物理或化学吸附于半导体的表面，不仅扩大了半导体激发波长范围，使更多的太阳能得到利用，而且有助于提高催化剂的光活性。