Pada awal tahun 30-an abad ke-20, bahan fotokatalis berbasis seng oksida telah ditemukan. Pada tahun 1967, Profesor Kenichi Honda dan mahasiswa doktoral Akira Fujishima dari Universitas Tokyo menemukan bahwa elektrolisis air dapat dilakukan dengan menyinari elektroda titanium dioksida dengan cahaya, yaitu "Efek Honda-Fujishima", yang membuka pintu bagi penerapan titanium dioksida di bidang fotokatalisis. Pada tahun 1972, Nature menerbitkan penelitian Fujishima dan Honda tentang fotokatalisis di bidang fotolisis air. Hal ini telah membuka babak baru dalam penelitian fotokatalitik.
Pada tahun 1976, Garey dkk. memelopori penerapan fotokatalis di bidang perlindungan lingkungan, menggunakan fotokatalisis untuk mendegradasi polutan dalam air. Sejak saat itu, telah menjadi arah penelitian utama untuk memperluas bidang penerapan bahan fotokatalis semikonduktor dalam ilmu hayati dan mengubah energi cahaya menjadi energi lain.
Pada tahun 2015, sebuah perusahaan Jepang mengembangkan jenis baru partikel fotokatalis yang diharapkan dapat mengatasi masalah kekurangan air. Partikel tersebut terdiri dari partikel zeolit dan partikel titanium dioksida, yang dicampur secara menyeluruh dalam limbah di bawah penyinaran ultraviolet, yang dapat memurnikan limbah hingga tingkat yang dapat diminum. Peralatan pemurnian air fotokatalis baru ini cukup sederhana dan efisien, serta dapat memurnikan hingga 3 ton air dalam 1 hari. Bahan fotokatalis yang efisien dan bersih telah menarik perhatian besar di era konservasi energi.