一般来说，催化分为均相催化、多相催化和酶催化。作为多相催化的一个分支，光催化是利用光能进行物质转化的一种方式，是物质在光和催化剂共同作用下所进行的化学反应。

  同时，光催化是催化化学、光化学、半导体物理、材料科学、环境科学等多学科交叉的新兴研究领域。

  常见的光催化材料有硫化物型光催化材料、金属氧化物光催化材料、氮化碳基光催化材料、铋基光催化材料和其它光催化材料。

  传统的化石能源储量有限，且燃烧后悔造成温室效应和环境污染，如何制造清洁可再次生产的能源是研究热点。利用光催化将水分解为H2和O2，用氢能源取代化石能源，生态环保、成本低。但目前产氢效率还比较低，距离实际工业化应用还有非常长的路要走。

  随着大气中CO2浓度持续不断的增加，温室效应越发明显，极端气候频发，怎么来降低大气中CO2含量是亟待解决的重大问题。利用光催化技术，将CO2还原为甲烷、甲醇、甲酸等有机物，具备极高的应用价值。

  随着工业化和现代化的持续不断的发展，环境污染问题日趋严重，水污染是其中重中之重。相比传统水污染治理方法，光催化法绿色环保、无二次污染。除了常见的各种染料，如亚甲基蓝（MB）、罗丹明、甲基橙（MO）等，其它无色的污染物，比如苯酚、双酚A（BPA），或者各种抗生素农药等都可以降解掉。此外，光催化还可以将水体中的有毒重金属离子，如Cr6+、Pt4+、Au3+ 等还原为低价离子，减弱其毒性。

  在现代社会中，氨（NH3）作为一种化学物质，不仅在制造化肥等各种化学药品方面必不可少，同时，它还是一种重要的清洁能源和染料。在常温常压下，便能够最终靠太阳能将N2转变成氨气并且无污染且条件温和，但是太阳能利用率低，光催化固氮提供了一种新的方法来提高N2固定的光催化效率。

  有机化学品能制造生活中很多所必需的用品，在衣食住行每个方面不能离开它们。

  传统的有机合成路线和生产的基本工艺已在大多数化工领域大范围的应用。发展以光为能源，在较温和的反应条件下驱动化学反应的光催化合成路线是非常可取的。