광촉매란 화학적 반응에 필요한 파장대의 빛을 흡수, 반응이 잘 일어나도록 도와주는 물질이다. 흔히 반도체성 산화물이 사용된다. 현재 일반적으로 사용되는 것은 이산화티타늄(TiO2). 빛에 의한 광화학반응 과정에서 TiO2는 자외선 등 빛을 받으면 독성물질을 분해하거나 살균력을 나타낸다. 오존(O3) 등 산화제를 추가하지 않고도 오염물질을 이산화탄소(CO2)나 물(H2O) 등 무해한 물질로 완벽하게 산화시키는 것이다. 슬러지 농축으로 2차오염을 일으키는 흡착제나 난분해성 독성물질 처리에 효과가 떨어지는 생물학적 처리에 비해 정화작용이 훨씬 우수하다. 선진국에선 1980년대 후반 이후 광촉매로 공장폐수나 대기오염물질을 정화하는 고도 산화처리기술 상용화 연구가 활발하다. 광촉매는 오염방지 공기정화 등 환경개선 외에도 태양빛을 전기에너지로 전환시키는 습식태양전지와 물분해 수소 제조 등에도 응용될 수 있다.