光催化廢氣凈化是利用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。其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(99 kJ/mol)，C-N(73kJ/mol)，C-O (84kJ/mol)，H-O (111kJ/mol)，N-H(93 kJ/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。