随着我国经济的快速发展，有毒气体和工业废水的排放造成了一系列环境问题。为了治理这种环境问题，人们提出许多方法，光催化技术从中崭露头角，在光能利用、产氢、废弃物处理等方面应用前景广泛。
　　什么是光催化
　　1967年，日本科学家Fujishima和Honda在顶尖杂志上发表“TiO₂可以光催化水”的研究，在紫外光照射下，TiO₂电极可以将水分解为氢气和氧气，即“本多-藤岛效应”（Honda-Fujishima Effect），从此光催化技术进入人们的视野。光催化反应的本质是利用光催化材料发生光能与化学能之间的转化。光催化反应的过程中光催化材料会产生活性自由基，而这些自由基又会发生链式反应，由此过程将污染物降解，直至降解为对人体无害的物质。
　　光触媒材料
　　光触媒又称光催化剂，是一类具有光催化功能的材料，能够在光子的激发下起到催化作用。常用的光触媒材料主要为N型半导体材料，具有禁带宽度低等特点。ZnO、ZrO₂、CdS等氧化物和硫化物材料可用于光催化，一些贵金属如铂、铑、钯等具有更好的光催化性能，但由于其中大多数易发生化学或光化学腐蚀，而贵金属成本过高，都不适于日常应用。目前应用更为广泛的光触媒半导体材料为TiO₂，它具有较高的稳定性、良好的光电性、价廉易得和无毒无害等优点。
　　光催化的基本原理
　　光催化的基本原理主要包括4个方面。（1）光激发，简单来说当半导体材料受到高于其禁带宽度的光辐射时，会引发价带上的电子迁移到导带上，由此产生光生电子，而价带上会留空轨道，二者组成光生电子空穴对；（2）载流子的迁移，就是在内部电场的作用下，光生电子空穴对得到很好的分离且迁移到半导体表面；（3）氧化还原反应，光生电子可以还原水产生氢气，光生空穴可以氧化水产生氧气。此外，光生电子与氧气生成超氧自由基，光生空穴与水生成羟基自由基，这两种自由基和空穴可以与有机污染物发生氧化反应从而对其进行分解，并且可以杀灭细菌病毒；（4）载流子的复合，一些游离的光生电子与空穴可以在半导体内部或表面进行复合反应并放出热量。

　　光催化技术的应用
　　光催化技术可以利用太阳能进行能源转化和环境净化，近些年来迅速发展，在空气净化、污染物降解、自清洁材料、高效率抗菌、太阳能电池等方面得到了广泛应用。

　　光催化适合室内挥发有机物的净化，可用在空调过滤器中来分解甲醛、苯、氨气等有害气体。光生空穴的能量达到3.0eV，相当于15000度温度的能量，能够破坏大部分化学键，将有机污染物分解为二氧化碳和水，杀灭病毒和细菌，去除异味，实现室内空气净化。
　　基于光催化剂在紫外线照射下具有的氧化还原能力，光催化技术可应用于处理废水中的污染物。在光照条件下光催化剂可使水中的羟基、卤代物、羧酸等物质发生氧化还原反应，并使其逐步降解，最终变成无害小分子物质，达到废水处理的效果。
　　光催化自洁玻璃可以让其表面永远保持清洁，透明的光催化涂层则可以使镜子不产生雾气，这是因为光催化剂可分解污染物中的有机物和具有很好的润湿性，使得污染物颗粒易脱落。光催化涂层通过超亲水性和降解功能实现建筑物表面的自清洁功能，国家大剧院、鸟巢国家体育馆、北京五棵松体育馆都采用了具有光催化活性的纳米自洁涂层材料。
　　光催化是一个充满朝气与挑战的领域，如能实现光催化技术的大规模生产和应用，将对人类生活带来莫大的改善。