等離子光催化廢氣凈化處理一個TiO2光催化過程主要由兩個步驟組成。首先光子能量被TiO2半導體光催化劑所吸收，導致價帶的電子被激發到導帶，并在價帶留下一個空穴。然后光生電子空穴對會遷移到TiO2催化劑的表面。在這個過程中會有部分的電子和空穴復合以熱或光的形式將能量釋放。剩下的電子和空穴會與吸附在TiO2表面的電子受主和電子施主反應，促成整個氧化還原反應。我們通過（貴金屬）摻雜、表面敏化、構造復雜結構催化劑等手段來有效的拓寬TiO2的光吸收譜的范圍及提高其可見光響應效率。

等離子光催化廢氣凈化處理光催化過程中能產生高活性氧化物（如光致空穴，羥基自由基等），但目前單一光催化技術的推廣應用還存在一些技術障礙。在放電等離子體區域填充光催化劑，以放電過程產生的大量活性物質驅動光催化劑，就可以實現光降解和等離子體降解的協同。

納米二氧化鈦在低溫等離子體和暈光的共同作用下可產生大量的羥基自由基。在羥基自由基、等離子體、暈光的協同作用下可以對通過間隙的空氣進行殺菌消毒、降解有害有機揮發物（VOCs）和除臭除味等處理。

當等離子體放電產生的電子或光子能量大于納米TiO2禁帶寬度時，會激發納米TiO2的電子從價帶躍遷至導帶，形成具有很強化學活性的電子—空穴對，并進一步誘導一系列氧化還原反應的進行。其中產生的空穴具有很強的得電子能力，可與納米TiO2表面的OH-和H2O發生反應生成羥基自由基：

TiO2+hv →TiO2（h++e-）

h++OH-→·OH

h++H2O→·OH+H+