光催化氧化法是利用TiO2作為催化劑的光催化過程，反應條件溫和，光解迅速，產物為CO2和H2O或其它，而且適用范圍廣，包括烴、醇、醛、酮、氨等有機物，都能通過TiO2光催化清除。
光催化氧化法機理主要是光催化劑二氧化鈦吸收光子，與表面的水反應產生羥基自由基(·OH)和活性氧物質(·O，H2O2)，其中羥基自由基(·OH)是光催化反應的一種主要的活性物質，對光催化氧化起決定作用。羥基自由基具有120kJ/mol的反應能，高于有機物中的各類化學鍵能，如：C-C(83kJ/mol)，C-H(99kJ/mol)，C-N(73kJ/mol)，C-O(84kJ/mol)，H-O(111kJ/mol)，N-H(93kJ/mol)，因而能迅速有效地分解揮發性有機物和構成細菌的有機物，再加上其它活性氧物質(·O，H2O2)的協同作用，其殺菌效果更為迅速。
光催化氧化法的特點
(1)光催化氧化法適合在常溫下將廢臭氣體完全氧化成無毒無害的物質，適合處理高濃度、氣量大、穩定性強的有毒有害氣體的廢氣處理。
(2)有效凈化徹底：通過光催化氧化法可直接將空氣中的廢臭氣體完全氧化成無毒無害的物質，不留任何二次污染。
(3)綠色能源：光催化氧化法利用人工紫外線燈管產生的真空波紫外光作為能源來活化光催化劑，驅動氧化—還原反應，而且光催化劑在反應過程中并不消耗，利用空氣中的氧作為氧化劑，有效地降解有毒有害廢臭氣體成為光催化節約能源的特點。
(4)氧化性強：半導體光催化具有氧化性強的特點，對臭氧難以氧化的某些有機物如三***、四氯化炭、六氯苯、都能有效地加以分解，所以對難以降解的有機物具有特別意義，光催化的有效氧化劑是羥基自由基(OH-)和超氧離子自由基(O2-、0-)，其氧化性高于常見的臭氧、雙氧水、高錳酸鉀、次氯酸等。
(5)廣譜性：光催化氧化法對從烴到羧酸的種類眾多有機物都有效，即使對原子有機物如鹵代烴、染料、含氮有機物、有機磷殺蟲劑也有很好的去除效果，只要經過一定時間的反應可達到完全凈化。
(6)壽命長：在理論上，光催化劑的壽命是無限長的，無需更換。
光催化氧化法適用范圍
主要適用于化工廠、印染廠、制藥廠、酒精廠、飼料廠、污水處理廠、垃圾處理站、垃圾發電廠等產生廢臭氣體的企業進行廢氣凈化。
