1972年，Fujishima和Hongda发现了在TiO2电极上光催化分解水的现象，由此，一个崭新的领域一一光催化呈现在人们面前，并吸引了来自化学、物理、材料、环境、能源等方面的学者涉足于这个领域。特别是近年来，随着人们环保意识的增强以及能源短缺问题的口愈尖锐，借助于光催化作用，进行有害有毒污染物的光催化氧降解及光催化合成更为人们所青睐。三十年来，虽然人们在实验室规模上对光催化作用的研究做了大量的工作，但以下三个问题却成为限制UV光解催化净化器光催化工业化过程的瓶颈：一是光催化量子效率低，为此必须设法提高催化剂的光催化性能；二是现在广泛使用的光催化剂TiO2对太阳光的利用率低，一般均小于10%；三是催化剂的回收再利用问题，特别是在液固反应体系中催化剂的回收。对于光催化量子效率低的问题，研究人员已经进行了大量的研究工作，对光催化剂进行改性，并取得一定的进展；而对于提高太阳光的利用率这一问题研究工作尚未取得很大突破。因此，对能吸收可见光的光催化剂进行研究，可以帮助人们更好地设计出可利用太阳光的光催化剂，从而加快光催化工业化的步伐。
1、光催化反应机理
对于UV光氧净化器光催化的反应机理有很多的研究，目前已经建立了在光的照射下，半导体粒子上发生的自由基反应机理模式。半导体粒子具有能带结构，一般由填满电子的低能价带(ValenceBand，VB)和空的高能导带(ConductionBand，CB)构成，价带和导带之间存在禁带。当用能量等于或大于禁带宽度(也称带隙，Eg)的光照射半导体时，价带上的电子(e-)被激发跃迁至导带，在价带上产生相应的空穴(h十)，在电场作用下分离并迁移到粒子表面。光生空穴有很强的得电子能力，具有强氧性，可夺取半导体颗粒表面被吸附物质或溶剂中的电子，使原本不吸收光的物质被活化氧，电子受体通过接受表面的电子而被还原。在TiO2表面光生电子e一易被水中溶解氧等电子受体所捕获，使电子受体发生光催化还原反应，而空穴则可氧吸附于TiO2表面的有机物或先氧水分子形成·OH，再由·OH去氧有机物等电子给体，使这些电子给体发生光催化氧反应。总之，光生电子一空穴不管是直接还是间接与反应物发生反应，都要经过生成高活性自由基的阶段，完成光催化过程。
光激发产生的电子和空穴可经历多种变化途径，其中最主要的是捕获和复合两个相互竞争的过程。对光催化反应来说，光生空穴的捕获并与给体或受体发生作用才是有效的。如果没有适当的电子或空穴捕获剂，分离的电子和空穴可在半导体粒子内部或表面复合并放出热能。选用适当的表面空位或捕获剂捕获空位或电子可使复合过程受抑制。如果将有关电子受体或给体(捕获剂)预先吸附在催化剂表面，界面电子传递和被捕获过程就会更有效，更具竞争力。由电子、空穴的电荷分离机理可知，为提高TiO2的光催化效率需着重考虑以下两点：提高光生电子、空穴电荷的分离效率及提高光生活性物种，特别是电子的消耗速率。
2、半导体光催化剂
用作光解催化净化器光催化剂的半导体大多数为金属的氧物和硫化物，并要求材料本身满足下面两个条件：
(1)半导体材料的禁带宽度与实验所用光源的最大发射波长应符合λg(nm)=1240/EBG(eV)
如对于锐钛矿型TiO2，EBG=3.2eV，对应所用入射光波长最大为387nm。
(2)半导体的能带位置应满足热力学允许的氧还原反应发生条件。半导体的能带位置及被吸附物质的氧还原电势，决定了半导体光催化反应的能力。从热力学观点看，半导体导带电势应比表面电子受体相应的电势要高(更负)，光生电子才能传给电子受体，使其发生光催化还原反应；而半导体的价带电势应比表面电子给体电势要低(更正)，才能使电子由表面电子给体传给空穴，电子给体本身发生光催化氧反应。一般说，价带空穴的氧还原电势越正，导带电子的氧还原电势越负，则半导体材料的氧还原能力越强。
实际应用中，作为一种性能优良的光催化剂，除了满足上述基本要求外，还要考虑原料的成本、化学和光学稳定性等实际因素，因此真正实用的光催化剂还有待优化研究。
光催化剂只有吸收适当的光子才能被激活而具有催化活性，激活催化剂的量决定了光催化反应器的反应能力。因此，对于光催化反应器，除考虑传统反应器涉及的如质量的传递和混合、反应物和催化剂的接触、流动方式、反应动力学、催化剂的装填、温度控制等问题外，还必须考虑光照这一重要因素。为了提供尽可能多的激活光催化剂，光反应器必须能提供尽可能大的装填催化剂面积，以提高对光源的利用率，使催化剂活性得到最大发挥。目前，围绕着光催化反应器设计的文献很多，包括反应器结构的改进，催化剂固定技术的研究，反应体系中物化因素的影响及新型反应器的研究的方面。
对于光催化降解甲醛仍存在许多问题，甲醛光催化降解过程中，由于光氧净化器采用的TiO2光催化剂吸收的是380nm~420nm的紫外光，一般都采用紫外杀菌灯和黑光灯等为光源，在实际应用中，光源运行费用高、使用寿命受到限制，能耗非常大。从经济的角度考虑，如果能利用太阳光为光源，通过对光催化剂的改性，使其能吸收更大范围波长的光，则可以更充分有效的利用太阳光。可见，对光催化剂的改性，使其响应波长向可见光转移，仍然是甲醛光催化降解过程乃至整个光催化领域中函待解决的问题。此外，将光催化剂和吸附材料相结合的新反应体系给我们今后的研究提供了一个很好的示例，在进一步研究中可以考虑将光催化技术与其他相关技术(如微波技术，电解技术等)相结合，通过两种作用的协同效果，更好的达到对甲醛污染物的降解作用。光催化降解甲醛污染物有着广阔前景，也正日益引起人们的重视。但是，光催化降解甲醛技术的工业化仍是一个很漫长的过程，适合工业应用的反应器、高效利用太阳光的光催化剂，以及与其他技术的有机结合，都需要我们在进一步研究中探索。
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