在太陽能利用中，光電轉換以及光化學轉換一直是光化學研究活躍的。80年代初，研究人員開始研究光化學應用于環境保護，其中光化學降解治理污染尤受重孤包括無催化劑和有催化劑的光化學降解。前者多采用臭氧和過氧化氫等作為氧化劑，在紫外光的照射下使污染物氧化分解；后者又稱光催化氧化降解，一般可分為均相、多相兩種類型。
　　通過光助反應使污染物降解此類反應能直接利用可見光；多相光氧化降解就是在污染體系中投加量的光敏半導體材料，同時結合能量的光輻射，使光敏半導體在光的照射下激發產生電子空穴對，吸附在半導體上的溶解氧、水分子等與電子空穴作用，產生.OH等氧化性的自由基，再通過與污染物之間的輕基加合、取代、電子轉移等使污染物全部或接近全部礦質化。與無催化劑的光化學降解相比，光催化降解在環境污染治理中的應用研究活躍。
　　目前有關光催化降解的研究報道中，以應用人工光源的紫外輻射為主，它對分解物，但費用較高，且需要消耗電能。因此，研究者均提出應利用自然光源或自然、人工光源相結合的技術，充分利用清潔的可能源，使太陽能利用與環境保護相結合，發揮光催化降解在環境污染治理中的優勢。

　　近十幾年來，大氣污染引起人們的關注。光催化降解能在室溫下利用空氣中的水蒸汽和氧去除污染物，與需要在較高溫度下進行、操作步驟復雜的其它多相催化氧化法比較，具有顯著的優越性。研究發現，在紫外光照射下，以銳態型TiO2為催化劑，空氣中的苯系物、鹵代烷烴、醛、酮、酸等能地降解去除。最近開展的研究工作是將光催化大氣凈化材料應用于建筑物外墻表層，可實現大氣凈化與建材功能一體化，具有廣闊的應用前景。
　　對水體污染物的光催化降解研究較為深入。根據已有的研究工作，發現鹵代脂肪烴、鹵代芳烴、酸類、硝基芳烴、取代苯胺、多環芳烴、雜環化合物、烴類、酚類、染料、表面活性劑、農藥等都能地進行光催化反應，最終生成無機小分子物質，其對環境的污染以及對人體健康的危害。對于廢水中達每升幾千毫克的污染物體系，光催化降解均能地將污染物降解去除，達到規定的環境標準。在含劇毒化合物硝基苯的廢水處理研究中，采用260nm紫外光的與無紫外光的Fenton試劑相比，前者可以明顯提高硝基苯降解速率，很大地提高COD的去除率，60mmol/LH2O2對COD成分的去除明顯高于無紫外光時500mmol/LH2O2對COD的降解，實現了低濃度下較高的COD去除率，節約了氧化劑的用量。
　　飲用水水源污染，特別是微量物的污染，給自來水行業帶來了嚴重的問題。目前水廠的常規工藝不僅無法去除物，而且氯化過程還可能產生對人體健康危害的氯化合物。迄今為止，飲用水去除污染物的技術均不能令人滿意，尤其是氯化合物很穩定，難為一般的處理方法所去除。而應用光催化降解法，此類難去除的化合物均能在短時間內得以降解，的直飲水。如玻璃管負載TiO2光催化反應器可去除自來水中微量物，50分鐘的處理，物降解率達80%以上。