Das Phänomen der Photokatalyse beschreibt nach Plotnikow jede durch Licht ausgelöste chemische Reaktion. Balzani bezeichnet kinetisch gehemmte exergonische Reaktionen zwischen zwei Partnern A und B, die durch Lichtanregung induziert werden, als Photokatalyse.
Photokatalytische Luftreinigung bezeichnet eine Eigenschaft von meist Baustoff-Oberflächen, z. B. Beton, Ziegel, Putz oder Farbe, in die Photokatalysatoren, zum Beispiel Nanopartikel aus Titandioxid (TiO2), eingearbeitet wurden. Durch Bestrahlung mit (Sonnen)-Licht werden Schadgase (beispielsweise Stickoxide oder flüchtige organische Stoffe) oxidiert und damit der Luft entzogen.
Die Photokatalytische Wasserspaltung beschreibt den Prozess, in dem Photonen direkt genutzt werden, um Wasser elektrochemisch in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufzutrennen. Die Reaktion zählt zur künstlichen Photosynthese und lässt sich vereinfacht wie folgt beschreiben: