非均相光催化降解是利用光照射某些具有能带结构的半导体光催化剂如TiO2、ZnO、CdS、WO3、SrTiO3、Fe2O3等，可诱发产生羟基自由基。在水溶液中，水分子在半导体光催化剂的作用下，产生氧化能力极强的羟基自由基，可以氧化分解各种有机物。把这项技术应用于POPs的处理，可以取得良好的效果，但是并不是所有的半导体材料都可以用作这项技术的催化剂，比如CdS是一种高活性的半导体光催化剂，但是它容易发生光阳极腐蚀，在实际处理技术中不太实用。而TiO2可使用的波长 可达387.5nm，价格便宜，多数条件下不溶解，耐光，无毒性，因此TiO2得到了广泛的应用。