光催化反应，是光和催化剂同时存在时才能进行的反应。

•     如 n-型半导体金红石型TiO₂吸收l<400 nm的光，可产生光生电子e和空穴h。适宜条件下（半导体导带电位低于氢电极电势、价带电位高于氧电极电势时），如此生成的载流子e可将H₂O还原成H₂，h则可将H₂O氧化成O₂。而在无TiO₂的情况下，H₂O必须吸收l < 165 nm的真空紫外光后才能使其电子状态激发到可以断键的程度。

•       165 nm光的能量约相当于7.5 eV （723 kJ/mol），而400 nm光的能量只相当于3 eV（289 kJ/mol）。即，TiO₂可使光解水反应在较小的光能下进行。从而，TiO₂对光解水反应有催化作用。

  能隙E_g的惯用单位为eV，光源波长l的常用单位为nm，二者间的关系 l=1240/E_g。