Al in de jaren 30 van de 20e eeuw werden fotokatalysatormaterialen op basis van zinkoxide ontdekt. In 1967 ontdekten professor Kenichi Honda en promovendus Akira Fujishima van de Universiteit van Tokio dat de elektrolyse van water kan worden uitgevoerd door titaniumdioxide-elektroden te bestralen met licht, namelijk het "Honda-Fujishima-effect", wat de deur opende naar de toepassing van titaniumdioxide op het gebied van fotokatalyse. In 1972 publiceerde Nature het onderzoek van Fujishima en Honda naar fotokatalyse op het gebied van fotolyse van water. Het heeft een nieuw hoofdstuk in fotokatalytisch onderzoek geopend.
In 1976 waren Garey et al. pioniers in de toepassing van fotokatalysatoren op het gebied van milieubescherming, waarbij ze fotokatalyse gebruikten om verontreinigende stoffen in water af te breken. Sindsdien is het de belangrijkste onderzoeksrichting geworden om het toepassingsgebied van halfgeleiderfotokatalysatormaterialen in de levenswetenschappen uit te breiden en lichtenergie om te zetten in andere energie.
In 2015 ontwikkelde een Japans bedrijf een nieuw type fotokatalysatordeeltje waarvan verwacht wordt dat het het probleem van watertekort oplost. De deeltjes bestaan uit zeolietdeeltjes en titaniumdioxidedeeltjes, die grondig worden gemengd in het rioolwater onder ultraviolette bestraling, wat het rioolwater kan zuiveren tot een drinkbaar niveau. De nieuwe fotokatalysatorwaterzuiveringsapparatuur is vrij eenvoudig en efficiënt en kan tot 3 ton water zuiveren in 1 dag. Efficiënte en schone fotokatalysatormaterialen hebben veel aandacht getrokken in het tijdperk van energiebesparing.