这里介绍科学上纯粹的“光催化”（光触媒）的概念。

1967年，日本东京大学本多建一教授和他的博士学生藤岛昭发现，用紫外光照射二氧化钛电极可发生水的电解反应，产生氢气与氧气，这就是一种纳米二氧钛的光催化现象。内在原因是纳米二氧化钛作一种半导体氧化物，当被高能量的紫外光光子轰击时，电子会从基态跃迁到激发态，产生高能量的自由电子（e-）与空穴（h ），高能量自由电子与水或氧分子形成羟基自由基（·OH），以及其它一些氧活性基团（如：O2·、HO2·与H2O2等），它们都具有极强的氧化能力，能降解有机污染物，杀灭细菌、霉菌与病毒，同时也会释放出负氧离子。具有光催化（触媒）活性的材料除了纳米TiO2外，还有许多种，如：纳米ZnO、CdS、WO3、Fe2O3、PbS、SnO2、ZnS、SrTiO3等，但是只有纳米二氧化钛（TiO2）稳定无毒，并且具有良好的生物相容性，适合用于人们生活场所空气净化用光催化剂，其它纳米光催化剂有的本身有毒性，有的不稳定，都不适合作为“光触媒”商业产品原料应用。

二氧化钛（TiO2）有锐钛型（Anatase）、金红石型（Rutile）及板钛型（Brookite）三种晶体结构，其中只有锐钛型晶体具有强的光催化性能。

锐钛矿型纳米二氧化钛的形态有粉体形态与胶体形态，前者有一定的软或者硬团聚，后者有优异的单分散性，更适宜作为光触媒的原料。因此，光触媒原料应该是锐钛矿型纳米二氧化钛晶体胶体溶液，平常称为纳米二氧化钛胶体。

纳米二氧化钛的光催化活性与许多因素有关，如：表面态（表面羟基与缺陷）、晶型、粒径、结晶度等。这里特别指出并不是粒径越小光催化活性越好。