光觸媒是一種半導體材料，當足夠光強度的光源照射在光觸媒材料時，帶負電的電子(e^－)會被激發出來，同時材料內會產生帶正電的電洞(h⁺)，當電洞與電子移動到光觸媒表面時分別會引發後續的氧化與還原反應；其中電子(e^－)常與氧分子(O₂)形成超氧自由基( · O₂^－)，電洞(h⁺)與水解離出的氫氧根(OH^－)形成氫氧自由基( · OH)，這些自由基會與有機汙染物反應，將汙染物降解成二氧化碳與水，即可達到淨化的效果。