光觸媒的通用反應機理過程可以分為以下幾個階段：
① 光致電子躍遷（h+）（e-）
銳鈦礦晶型納米TiO_2在小于378nm光波的照射之下，表面發(fā)生電子躍遷，一個TiO_2表面"價電帶電子（e-）"躍遷到"導電帶"上成為活性電子，從而形成光電流，并使TiO_2表面留下缺電子的帶正電的空穴（h+，hole）。反應式如下：
TiO2 + hυ（E>Ebg） → （TiO2） + e- + h+
生成的（h+）和（e-）不會立即再結(jié)合（recombination）而消失，而是作短暫的停留，時間僅數(shù)微秒（μsec），正是由于這個關(guān)鍵的短暫停留，形成了TiO_2的光催化性能。
② 自由羥基（·OH）的形成
空穴（h+，hole）為填充電子缺損，從空氣中的水（H2O）奪取電子，生成"自由羥基（·OH）"。反應式如下：
H2O + h+ →·OH（羥基自由基）
?、?nbsp;超氧陰離子的形成
在*步，光波的照射之下TiO_2表面"價電帶電子（e-）"躍遷到"導電帶"上成為活性電子，這個活性電子遇到空氣中的氧氣，反應式如下：
O2 + e- → O2- （超氧陰離子）
?、?nbsp;有機污染物的降解
自由羥基（？OH）具有*的氧化性，反應能約為240Kcal/mol，其氧化能力僅次于高碘酸，比臭氧等典型氧化劑的氧化能力都要強，幾乎能將所有構(gòu)成有機物分子的化學鍵切斷分解。因此，當自由羥基（？OH）遇到甲醛等有機化合物或者細菌、病毒等微生物的時候，將其氧化分解。反應速率非常快，約為原子態(tài)氧的1000倍，是臭氧的100萬倍。以甲醛為例，反應方程式如下：
HCHO（甲醛） + （·OH）→ H2O + CO2
當不存在有機化合物時，氧化反應不會進行，自由羥基（？OH）就會聚合成為水和溶存氧，反應式如下：
4（·OH）→ 2 H2O + O2
O2- （超氧陰離子）具有較強的氧化能力，反應能約為120Kcal/mol。當它遇到空氣中的有機化合物，發(fā)生氧化反應。以氨氮類有機化合物為例，反應式如下：
NH3（含氮有機化合物）+ O2- （超氧陰離子） → HNO3（硝酸）
