光催化氧化工艺是目前研究较多的一种高级氧化技术。光催化反应即在光的作用下进行的化学反应。分子吸收特定波长的电磁辐射后，是分子达到激发态，然后发生化学反应，产生新的物质，或成为热反应的引发剂。

TiO2作为一种半导体材料其自身的光电特性决定了它可以用作光催化剂。半导体的能带结构通常是一个电子填充低能量价带（VB）和一个空的高能量的导带（CB），导带和价带之间的区域被称为禁带。当照射半导体的光能量等于或大于禁带宽度时，其价带电子被激发，跨过禁带进入导带，并在价带中产生相应空穴。电子从价带激发到导带，激发后分离的电子和空穴都有一部分进一步进行反应。光生空穴具有很强的氧化能力，可以和吸附在催化剂表面上的OH-或H 2O的作用在形成高活性的HO，光生电子有较强的还原能力与O2的作用产生O2等参与氧化还原反应的活性基团。

光催化氧化流程图