光催化净化技术主要是利用光催化剂二氧化钛(TiO2)吸收外界辐射的光能，使其直接转变为化学能。当能量大于禁带宽度的光照射半导体时，光激发电子跃迁到导带，形成导带电子(e-)，同时在价带留下空穴阶(h+)。由于半导体能带的不连续性，电子和空穴的寿命较长，它们能够在电场作用下或通过扩散的方式运动，与吸附在半导体催化剂粒子表面上的物质发生氧化还原反应，或者被表面晶格缺陷俘获。空穴和电子在催化剂粒子内部或表面也能直接复合，空穴能够同吸附在催化剂粒子表面的HO-或H2O发生作用生成自由基HO・，HO・是一种活性很高的粒子，能够无选择的氧化多种有机物并使之矿化。