光催化劑是一種在光的作用下促進光化學反應的半導體催化劑材料，涵蓋了多種氧化物硫化物，如二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、二氧化鋯、硫化鎘等。其中，二氧化鈦是最為常見的光催化劑之一，它在納米尺度下展現出優異的光催化性能。天然光催化劑葉綠素是植物光合作用中的關鍵角色，它能夠利用光能將空氣中的二氧化碳和水轉化成氧氣和碳水化合物，從而維持生態系統的平衡。人工合成的光催化劑則是模仿這種自然現象，用于環境凈化、自清潔材料、先進新能源、癌癥治療以及高效率抗菌等領域。光觸媒技術具有廣泛的抗菌性能，能夠殺滅多種細菌如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌、綠膿桿菌，以及病毒等微生物。此外，它還能有效分解空氣中的有機化合物和有毒物質，如苯、甲醛、氨、TVOC等有害氣體，凈化室內空氣環境。同時，光觸媒在去除香煙臭、垃圾臭、生活臭等惡臭方面也有顯著效果，從而改善生活環境。光觸媒在防霉防藻方面同樣表現出色，能夠防止霉菌和藻類的生長，避免水垢的形成。此外，光觸媒還具備防污自潔功能，能夠分解油污，使表面保持清潔，提高材料的使用壽命。從安全性角度來看，二氧化鈦作為光催化劑的原料，已經通過了美國食品藥品監督管理局（FDA）的安全認證，適用于食品藥品添加劑。然而，其他光催化劑材料或更小尺度的二氧化鈦的安全性尚未得到嚴格驗證，因此在實際應用中仍需謹慎評估。光觸媒的作用持久，因為它只是提供反應場所，不直接參與化學反應。這使得光觸媒在環境凈化和自清潔材料等應用中具有長期的效果。然而，在存在大量礦物質的情況下，光觸媒的作用可能會受到限制，例如在處理硬水時，可能會因為水垢沉積而迅速失效。