當波長在400nm以下之紫外線照射在超微粒TiO2時，在價電子帶(valence band, VB)的電子(e^-)被紫外線之能量(3ev)所激發跳升到傳導帶(conduction band, CB)，此時在價電子帶便會產生帶正電之正孔 (hole),而形成一組電子- 電洞對。

二氧化鈦則利用所產生的電洞之氧化力及電子的還原力和表面接觸的H₂O，O₂發生作用，產生氧化力極強之自由基 O-、O₂-、O₃-、O及OH^-，而進行殺菌、除臭、分解有機物等作用。可將碳氧化合物分解成二氧化碳和水。