光催化是利用TiO2作为催化剂的光催化过程，反应条件温和，光解迅速，产物为CO2和H2O或其它，而且适用范围广，包括烃、醇、醛、酮、氨等有机物，都行通过TiO2光催化清除。其机理主要是光催化剂二氧化钛吸收光子，与表面的水反应产生羟基自由基(?OH)和活性氧物质（?O，H2O2），其中羟基自由基(?OH)是光催化反应的一种主要的活性物质，对光催化氧化起决定作用。羟基自由基拥有120kJ/mol的反应行，高于有机物中的各类化学键行，如：C-C(83kJ/mol)，C-H(99 kJ/mol)，C-N(73kJ/mol)，C-O (84kJ/mol)，H-O (111kJ/mol)，N-H(93 kJ/mol)，因而行迅速有效地分解挥发性有机物和构成细菌的有机物，再加上其它活性氧物质(?O，H2O2)的协同作用，其杀菌效果更为迅速。

活性羟基，超氧离子和双氧水都可与生物大分子如脂类，蛋白质，酶类以及核酸大分子反应，直接损害或通过一系列氧化链式反应对生物细胞结构引起广泛的损害性破坏，使细菌蛋白质变异和脂类分解，破坏病毒颗粒的RNA，达到杀灭细菌的方向，同时TiO2的光催化剂还可降解细菌释放出的有毒复合物，攻击细菌的外层细胞，穿透细胞膜，破坏细菌的内部结构，从而彻底的杀灭细菌。克服了传统的杀菌方法用杀菌剂银、铜等杀菌产生热和有毒组分的缺陷。同时TiO2的光催化剂还可降解细菌释放出的有毒复合物，攻击细菌的外层细胞，穿透细胞膜，破坏细菌.