在化學中，光催化是在催化劑的存在下光反應的加速。在催化光解中，光被吸附的底物吸收。在光生催化中，光催化活性（PCA）取決于催化劑產生電子-空穴對的能力，該電子-空穴對產生能夠進行二級反應的自由基（例如，羥基自由基：?OH）。通過二氧化鈦（TiO）電解水的發現，使其實際應用成為可能?₂）。

• 光催化水分解法將水轉化為氫氣。化石燃料的使用正在引起大量的空氣污染物，例如氮氧化物、硫氧化物和碳氧化物。因此，使用陽光作為可再生能源變得越來越有趣。為了繼續探索光催化氫的生產效率，研究最廣泛的二氧化鈦（TiO ₂）的光催化氫生產效率受到限制，并進一步負載了不同量的氧化鎳（NiO）。根據獲得的結果，可以排除添加NiO導致顯著利用光譜的可見部分的可能性。在紫外線范圍內的有效光催化劑是基于摻雜有La并負載有助催化劑氧化鎳的鉭酸鈉（NaTaO_?3）。鉭鉭酸鈉晶體的表面開有所謂的納米臺階，這是摻雜鑭的結果。邊緣上存在促進氫氣逸出的NiO顆粒，氧氣從凹槽中逸出。
• 在自潔玻璃中使用二氧化鈦。TiO?₂產生的自由基氧化有機物。
• 通過負載型二氧化鈦光催化劑對水進行消毒，這是一種太陽能水消毒（SODIS）的形式。
• 在自滅菌的光催化涂層中使用二氧化鈦（用于食品接觸表面以及微生物病原體通過間接接觸擴散的其他環境）。
• 使用涂覆有二氧化鈦納米顆粒的磁性顆粒氧化有機污染物，并在暴露于紫外線的情況下使用磁場進行攪拌。
• 轉化二氧化碳成氣態烴使用的二氧化鈦在水的存在下。作為紫外范圍內的有效吸收劑，銳鈦礦和金紅石相中的二氧化鈦納米粒子能夠通過促進電子穿過帶隙而產生激子。電子和空穴與周圍的水蒸氣反應產生羥基自由基和質子。目前，提出的反應機理通常建議由一氧化碳和二氧化碳產生高反應性的碳自由基，然后與光生質子反應以最終形成甲烷。盡管目前的基于二氧化鈦的光催化劑的效率低，但是已經表明摻入基于碳的納米結構如碳納米管和金屬納米顆粒可以提高這些光催化劑的效率。
• 對手術器械進行滅菌處理，并從敏感的電氣和光學組件中去除不需要的指紋。
• ePaint是錫和銅基防污船用涂??料的一種毒性較小的替代品，可通過光催化產生過氧化氫。
• 用于過濾膜的防污涂料，也可以用作分離層和光催化劑，用于降解受到關注的污染物。
• 用TiO?₂納米顆粒分解原油：通過使用二氧化鈦光催化劑和來自太陽的UV-A輻射，可以將原油中發現的碳氫化合物轉化為H?₂?O和CO?₂。大量的氧氣和紫外線輻射會增加模型有機物的降解。可以將這些顆粒放在漂浮的基材上，使其更易于回收和催化反應。這是很重要的，因為浮油浮在海洋的頂部，來自太陽的光子比海洋內部的深度更能瞄準表面。通過用環氧樹脂粘合劑覆蓋漂浮的基材（如木片），可以防止水漬和TiO?₂顆粒會粘在基材上。隨著更多的研究，該方法應適用于其他有機物。
• 用光催化和吸附對水進行凈化：可以通過用光活性催化劑浸漬吸附劑來解決地下水中有機污染物的去除和破壞。這些吸附劑吸引污染的有機原子/分子，如四氯乙烯給他們。浸漬在內部的光敏催化劑可加速有機物的降解。吸附劑在填充床中放置18小時，這將吸引并降解有機化合物。然后將用過的吸附劑放置在再生流體中，從而通過在吸附過程中使逆流的熱水與水流逆流通過，從而基本上加快反應過程，從而去除所有仍附著的有機物。然后，再生液通過硅膠光催化劑的固定床，以除去并分解剩余的有機物。通過使用固定床反應器，吸附劑的再生可以幫助提高效率。
• 在過去十年中已經引入了一些光敏催化劑，例如TiO?₂和ZnO納米棒。它們中的大多數由于其能帶結構而只能在紫外線輻射下工作，因此最近幾年引入了其他一些光催化來解決這一問題，例如石墨烯-ZnO納米化合物。
• 聚芳烴（PAHs）的分解。三乙胺（TEA）用于溶劑化和提取原油中發現的多芳烴（PAH）。通過溶解這些PAH，TEA可以吸引PAH自身。去除后，TiO?₂漿料和紫外線可以光催化降解PAHs。回收率高達93–99％，這些方法已成為一種創新想法，可以針對實際環境最終確定。該程序證明了開發光催化劑的能力，該光催化劑可以在環境壓力，環境溫度下以較低的成本進行。