原理
納米光觸媒在光照射下，價帶電子被激發到導帶，形成了電子和空穴，與吸附于其表面的O2和H2O作用，生成超氧化物陰離子自由基，O2-和羟基自由基-OH，其自由基具有很強的氧化分解能力，能破壞有機物中的C-C鍵、C-H鍵、C-N鍵、C-O鍵、O-H鍵、N-H鍵，分解有機物為二氧化碳與水。
同時破壞細菌的細胞膜固化病毒的蛋白質，改變細菌，病毒的生存環境從而殺死細菌、病毒。
生産
光觸媒液其主要成分是納米二氧化钛，制備二氧化钛的方法有：沉澱法、溶膠凝膠法、W/O微乳液法、氣相反應法。
均勻沉澱法：以H2SO4法制備钛白粉中的中間産物---钛液為原料，外加金紅石型二氧化钛晶種為促進劑，以十二烷基磺酸鈉表面活性劑、尿素為沉澱劑，制備出納米金紅石型二氧化钛分子。
溶膠凝膠法：納米二氧化钛合成一般以钛醇鹽Ti(OR)4(R=-C2H5,-C3H7,-C4H9)為原料，其主要步驟是：钛醇鹽溶于溶劑中形成均相溶液，以保證钛醇鹽的水解反應在分子均勻的水解平上進行，由于钛醇鹽在水中的溶解度不大，一般選用小分子醇（乙醇、丙醇、丁醇等）作為溶劑，钛醇鹽與水發生水解反應。
同時發生失水和失醇縮聚反應，生成物聚集形成溶膠，經陳化，溶膠形成三維網絡而形成凝膠，幹燥凝膠以除去殘餘水分，有機基團和有機溶膠和水，得到納米二氧化钛粉體。當無水乙醇為溶劑制備納米TiO2時，根據現在有研究結果，典型的試劑配比為：Ti(OC4H9)4：C2H5OH：H2O=4：16：1。
使用這種工藝生産周期長、産量低、在生産過程中會使用大量無水乙醇等有機物，不适于生産純無機材料的光觸媒。
蒸氣凝聚法：利用高頻等離子技術對工業二氧化钛粗品進行加熱，使其汽化蒸發，再急速冷卻可得到納米級二氧化钛。
氣相氧化法：将高純度的TiCl4高溫下氧化來制備二氧化钛，反應溫度、停留時間及泠卻速度等都将影響氣相氧化法得到的二氧化钛的粒子形态。
在研究中發現二氧化钛随着停留時間的延長和反應溫度升高而增大，金紅石型二氧化钛含量随停留時間延長而增加，當反應溫度達到1300℃時，金紅石型二氧化钛含量出現最大。這種生産工藝方法能源消耗大，對設備腐蝕性強，投資大，并且設備結構複雜，材料要求耐高溫、耐腐蝕。
氣相水解法：氣相水解法又叫氣溶膠法，既可以使用TiCl4為原料，也可以使用Ti(OR)為原料，其中約含銳钛礦型70%，金紅石型30%，平均粒徑為30納米，比表面積為每克50平方米，氣相水解法不直接采用水蒸氣水解，而是靠氫氧焰燃燒生産的水蒸氣氣解，反應溫度高達1800℃以上，反應中可以通過調節溫度，料比，流量，反應時間等參數控制二氧化钛的粒徑和晶型。
但高純度的TiCl4在氫焰中進行高溫水解而制得的納米二氧化钛，很難控制反應溫度和壓強，并且投資很大，工藝複雜。
各種生産方式都有各自的特點：
1、沉澱法：易産生物料局部濃度過高的現象，難以控制粒子的形态，而且生産過程中三廢嚴重。廠家處理污染成本很大。
2、溶膠凝膠法:制備方法簡單，成本較低，溫度容易控制。
加入硝酸水溶液作用：抑制水解；使得膠體粒子帶有正電荷，阻止膠粒凝聚。
用此法制備溶膠穩定，但是生産出的光觸媒晶型難以控制，附着力差。
3、W/O微乳液法：原料成本很高，工業化難度大。
4、液相法：需要通過煅燒才能得到銳钛型、金紅石型或混合晶型粒子，生産過程中極易導緻粒子團聚或燒結。
5、水解法：以TiCl4高溫氧化反應為主，能直接得到銳钛型、金紅石型或混全晶型粒子，分離較困難，使用大量有機物，這種方法制成的光觸媒時效短，放置時間長會出現分層。
生産技術難點
1、分散技術。二氧化钛不溶于水，如何均勻将納米二氧化钛分散在水中。分散技術為企業的核心商業秘密。一般企業不能具備這種能力，因為對技術、設備要求非常高。
2、規模化生産的能力。實驗室裡能生産出來的産品，不一定能規模化生産，規模化的生産要低成本并能控制質量的穩定。
主要分氣相法跟液相法。
氣相法中的TiCl4氫氧火焰水解法，産品純度搞粒徑小，表面積大，分散性好，團聚程度較小，對設備材質要求較嚴，對工藝參數控制要求精确，因此産品成本較高。此外氣相法還有TiCl4氣相氧化法，钛醇鹽氣相水解法等。
液相法中的水熱合成法制得的超細産品純度高，分散性好，晶型好且顆粒大小可控，但該法要經曆高溫過程，對設備的材質和安全要求較嚴。溶膠-凝膠法具有純度高，均勻性強，合成溫度低，反應條件易于控制，特别是制備工藝相對簡單，無需特殊貴重儀器，同時具有制得薄膜孔徑小，孔徑分布範圍窄等優點。
材料分類
已研究的光觸媒材料有TiO2、ZnO、Cds、WO3、Fe2O3，PbS、SnO3、In2O3、ZnS、SrTiO3和SiO2等十幾種，這些半導體氧化物都有一定的光催化降解有機物的活性并且穩定、無毒。因其中大多數易發生化學或光化學腐蝕，不一定适合作為通用性的光催化劑。通常講的光觸媒都是以納米二氧化钛為主要原料。
對生活的益處
空氣淨化
對甲醛、苯系物、揮發性有機物、氨氣、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、汽車尾氣等影響人類身體健康的有毒物質，在光催化作用中，其中有機物分解為二氧化碳和水，從而淨化空氣。
抗菌防黴
對大腸杆菌、金色葡萄球菌、肺炎杆菌、黴菌等病菌具有殺滅功能的同時還能分解由病菌釋放出的有害物質。
除臭除味
生活環境的臭味大多是有機物，如油漆中的有機溶劑，馊水中的含氮有機物氣體，香煙味、廁所臭、動物臭等等，有機物都有碳基極易與納米光觸媒反應，從而分解為沒有污染的CO2和H2O。
防污自潔
物體表面的污垢大多是含油脂污染物。油脂也是有機物，基于光催化的機理所以能分解後剝離于物體表面。
親水防霧
二氧化钛光觸媒表面與水滴的接觸角幾乎是零度，所以表面複有二氧化钛光觸媒的物體都有親水防霧的功能。
水淨化
淨化水中的有害物質。
應用特點
光觸媒通過光的照射，激發光觸媒半導體的強氧化還原特性，像樹葉一樣分解污染物，釋放負離子，改善空氣質量，具有四大特性。
持續性
光觸媒是觸媒，是在光觸媒材料表面上進行觸媒反應，光觸媒材料本身不會發生變化和損耗，在光的照射下不斷淨化污染物，持續作用時間長。
安全性
光觸媒二氧化钛是不溶性的陶瓷，在1968年通過美國的美國食品和藥物管理局（FDA）認證，1983年在日本已被用于作為食品添加劑獲得批準。光觸媒原料在食品着色劑，口紅，防紫外線化妝品等行業中廣泛使用，白色油漆顔料和染料的白色纖維廣泛應用于家庭和各種行業中都在廣泛使用。
高效環保
光觸媒利用太陽能，光能分解污染物。觸媒效能很高，本身不參與反應，是新興的綠色環保材料。
全面性
納米光觸媒可以有效地降解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、醋酸、氨、揮發性有機物（TVOC）等污染物，并具有高效廣譜的消毒能力，将細菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理。
應用場合
在建築防污處理，局部空氣污染治理，家居（辦公室）污染綜合治理，汽車污染綜合治理，醫療，機構，學校，大廈的抗菌，消毒等，淨化汽車尾氣，工業排放對建築物的污染；通信工具，輸電線路等的霜，雪挂處理；汽車車鏡，眼鏡防霧作用；空氣淨化與大氣污染治理，水處理，紡織品抗菌，防污，防臭，公共場所的抗菌，防污，除臭；食品，食品運輸工具，倉庫空間淨化。
養殖場的抗菌，病毒，防污，除臭處理；污水處理，水淨化；金屬機械設備防鏽功能；建築物外表，玻璃幕牆的清潔；文物古建築防老化處理；照明領域，化妝品等各個行業都有非常好的應用。
采用光觸媒技術做糧食防蟲防黴包裝袋，首先是從日本開始使用的。根據日本谷物鑒定協會中央研究所1995年7月的研究成果：光觸媒聚乙稀袋的蟲害發病率為0，黴菌粒數發生率也是0。
據日本農業新聞1997年8月10日報道，日本谷物鑒定協會對1992年儲藏的稻谷進行調查發現，采用光觸媒防蟲袋保存2年後的稻谷發芽率為84%，黴菌發病率是0，而且稻谷也未生蟲。在日本，一般農戶是用不起低溫倉庫的。
這種袋子開始被廣泛關注和大量使用。二氧化钛光觸媒作為環境淨化材料于1972年被日本學者發現後,其性能被廣泛應用到空氣淨化、水淨化、自淨化、殺菌消臭、防污防霧等領域,20世紀90年代初,二氧化钛光觸媒産品在中國快速發展。
降低廢水中總碳含量的研究
采用電解一光觸媒聯合法處理模拟廢水，以降低其總碳含量。與電解法和光觸媒法相比，聯合法可以使處理後的廢水中總有機碳含量更低，并且所需反應時間更短，進而降低生産成本。實驗結果表明：在酸化時間3h、電流強度750A/m、光觸媒添加量2.0g的務件下，廢水中各種産物含量低于我國廢水排放标準，可以進行直接排放。
重金屬廢水是對環境污染最嚴重和對人類危害最大的工業廢水。其中又以重金屬與有機物形成的重金屬有機絡合廢水（HMOC）難處理。
處理此類廢水的方法大緻分為以下幾類：吸附及離子交換法，其缺點是需再生，操作費用高；
生物絮凝法，其缺點是技術尚不完善，處理量有限；
混凝沉澱、化學氧化法，其缺點是消耗較多的化學藥品和原材料，費用較高，操作複雜，且存在二次污染問題。
此外現在備受關注的方法有電解法、光觸媒法，此兩種方法具有可以将廢水降解為二氧化碳、水和簡單有機物，常溫常壓下進行反應等優點。但電解法的缺點在于電流效率偏低、能耗大；光觸媒法的缺點在于處理成本較高。
電解槽中發生如下還原反應：電極在電源的作用下，使廢水中的金屬離子直接還原為單質金屬，同時有氧氣生成。反應如下：2Cu+4e2Cu光觸媒在光照下表面形成電穴和遊離電子，結合氧氣，發生氧化還原反應，表面形成強氧化性的氫氧自由基及超氧陰離子自由基，将有機物分解成CO和水。
