在光催化氧化反应中，在253.7nm波段的紫外线光能的照射下纳米TiO2催化板吸收光能并同时产生电子跃进、空穴跃进，电子跃进和空穴跃进强力结合后产生电子空穴对，一般与表面吸附的H20、O2反应生成氧化性很活波的氢氧自由基（OH-）和超氧离子自由基（O2-、O-）。能够把空气中各种有害气体其他TVOC类有机物直接氧化原成H2O和CO2等小分子物质，因为采用的氧化剂是空气当中的H2O和O2，所以不会产生任何二次污染。以甲苯为例：利用185nm波段的紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧，即活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧。UV＋O2→O-+O＊(活性氧)O+O2→O3(臭氧),众所周知臭氧对有机物具有极强的氧化作用，对工业废气及其它小分子物有立竿见影的效果。经过光氧催化处理后的有机废气能够分解H2O和CO2等，有机废气处理的效率能到达到80%。
光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称，它涂布于基材表面，在紫外光线的作用下，产生强烈催化降解功能：能有效地降解空气中有毒有害气体,同时达到除臭、抗污、净化空气等功能。光触媒是目前上安全和洁净的环境净化材料，在和日本、韩国等区域广泛运用，海上油污降解工程和日本公交公司消毒工程均使用光触媒进行处理。光触媒可以有效地降解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等污染物，并具有高效广泛的消毒性能，能将或真菌释放出的分解及无害化处理。纯净的纳米二氧化钛粉末，只能吸收400nm以下的紫外光，在自然环境下，紫外光占有比例较低，不足自然光的10%，因而纯净的纳米二氧化钛基本没有光触媒的。光触媒本身是一种催化剂，不直接参与降解反应，它通过吸收光能把水或氧气转化成强氧化活性基团，而强氧化活性基团使空气污染物降解，所以必须直接接触到水分子或氧分子。空气净化对甲醛、苯、氨气、一氧化碳、氮氧化物等影响人类身体健康的有害有机物起到净化作用。