Na skutek wzbudzenia następuje przeniesienie elektronu z pasma walencyjnego (EVB) do pasma przewodnictwa (ECB), generując odpowiednio wzbudzony elektron (e–) oraz nieobsadzony poziom energetyczny, zwany dziurą elektronową (h+). Powstałe nośniki ładunków w wyniku oddziaływań kulombowskich mogą migrować na powierzchnię fotokatalizatora i brać udział w reakcjach redoks z cząsteczkami wody, anionami hydroksylowymi, tlenem cząsteczkowym oraz związkami nieorganicznymi i organicznymi. Na skutek tych reakcji generowane są reaktywne formy tlenu, m.in. (), anionorodniki ponadtlenkowe () oraz tlen singletowy (1O2), odpowiedzialne (obok elektronów i dziur) za przebieg reakcji fotokatalitycznej.
Zastosowanie Otrzymywanie wodoru poprzez fotokatalityczny rozkład wody z wykorzystaniem wydajnego fotokatalizatora w zakresie ultrafioletu na bazie () domieszkowanego lantanem z tlenkiem niklu(II) jako kokatalizatorem. Wykorzystanie tlenku tytanu(IV) w samoczyszczących się powierzchniach. Proces samoczyszczenia jest wynikiem generowania reaktywnych form tlenu przez katalizator wzbudzony