合成纳米粒子
由于独特的物理化学性质，光催化材料的纳米化近年来成为一个异常活跃的研究领域。纳米光催化材料的粒子尺寸一般低于 100 nm，有些甚至在 10 nm 以内。相对于微米尺寸的材料，纳米粒子具有比表面积大，活性位点多和载流子迁移距离短等优势，这些都是光催化过程的有利因素。最近，研究者已合成多种形貌的纳米结构，如纳米线、纳米带、纳米盘、纳米管、立方结构、八面体结构、介孔结构、微球结构等。这些纳米结构具有更大的比表面积和更多的活性位点，有利于促进光生载流子的分离和提高光催化活性。
采用纳米半导体粒子 作为光催化剂的理论基础在于：一方面，量子尺寸效应会使半导体能隙变宽，导带电位变得更负，而价带电位变得更正。这便使其获得了更强的氧化还原能力； 另一方面，纳米粒子的比表面积远远大于常规材料，一粒大米粒大小的纳米材料其表面积会相当于一个足球场那么大，高比表面使得纳米材料具有强大的吸附污染物的能力，这对提高催化反应的速度是十分有利的；而且，粒径越小，电子与空穴复合几率越小，电荷分离效果越好，从而导致催化活性的提高。