کاتالیزور ماده ای است که سرعت واکنش شیمیایی را افزایش می دهد و در طول واکنش مصرف نمی شود. فتوکاتالیست ها یا کاتالیزورهای نوری گروهی از کاتالیزورها هستندکه عملکرد خود را با قرار گرفتن در معرض تابش نور نشان می دهند. تکنولوژی فوتوکاتالیست ها به طور وسیع از سال 1970میلادی مورد مطالعه قرار گرفته است. مطالعات بسیاری با هدف درک فرایندهای اساسی و ساختاری و افزایش کارآیی فوتوکاتالیست ها به ویژه در پدیدههای محیطزیستی برای کنترل آلودگی آب، هوا و خاک انجام شده است. از فتوکاتالیست های رایج می توان به TiO2، ZnO، CdS،ZnO2 و SnO2 اشاره کرد. فرایند فوتوکاتالیستی به طور موفقیت آمیزی برای حذف دامنه گستردهای از آلاینده ها مانند آلکان ها، آلکن ها، الکل ها، رنگ ها، PCBها، فنل ها، سورفکتانت ها، هیدروکربن های کلردار،ترکیبات نیتروژنه، هیدروکربن های آروماتیک، آفتکش ها به کار رفته است. با توجه به مطالعه فوتوکاتالیست های متفاوت، بهترین نتایج مربوط به TiO2 است. طبق گزارش های موجود فوتوکاتالیست TiO2 باعث نابودی میکروارگانیس مها شده و زمانی که برای تصفیه آب آشامیدنی بکار می رود باعث تولید تری هالومتان ها نمی گردد. بنابراین این روش به دلیل توانایی غلبه بر تولید تری هالومتان ها ودیگر محصولات جانبی کلردار شده موجود درآب های آشامیدنیِ کلرزنی شده، به عنوان یک روش جایگزین برای گندزدایی سیستمهای تصفیه قابل استفاده است.
در فرایند اکسیداسیون فوتوکاتالیتیکی آلاینده های آلی در حضور فوتوکاتالیست های نیمه رسانا مانند TiO2 و ZnO، یک منبع پرانرژی نور و یک عامل اکسید کننده مانند اکسیژن یا هوا تخریب می گردند. تنها فوتون هایی با انرژی بیشتر از انرژی شکاف نواری فوتوکاتالیست های نیمه رسانا می توانند موجب تهییج الکترون های لایه ظرفیت و پیشروی فرایند شوند. جذب فوتون هایی با انرژی کمتر از انرژی شکاف نواری یا با طول موج بلندتر موجب اتلاف انرژی به صورت گرما می گردد.
فوتوکاتالیست ها نیمه رسانا بوده و از نظر انرژی دارای ساختار نواری هستند . سطوح انرژی که مربوط به پیوند کوالانسی میان اتم ها است نوار ظرفیت و سطوح انرژی دیگر که در مکان بالاتری قرارگرفته اند نوار رسانش نامیده می شوند. منطقه تهییج که از بالای نوار ظرفیت پر شده و تا زیر نوار رسانش خالی گسترده شده است را شکاف نواری یا شکاف انرژی می نامند که تعیین کننده حساسیت نیمه رسانا به طول موج تابش است. جذب تابشی که انرژی برابر یا بیشتر از شکاف نواری نیمه رسانا داشته باشد، باعث ارتقاء الکترون از نوار والانس به نوار رسانش شده و ایجاد حفره هایی در نوارظرفیت می نماید که به این طریق جفت الکترون- حفره در نیمه رسانا ایجاد میگردد. حفره مثبت به وجود آمده به طور مستقیم آلاینده ها را اکسید کرده یا موجب اکسید شدن آب و تولید رادیکال های هیدروکسیل می گردد و این درحالی است که الکترون انتقال یافته به لایه رسانش، اکسیژن جذب شده به سطح فوتوکاتالیست را کاهش می دهد.