氧化鋅納米顆粒在受到大于禁帶寬度能量的光子照射后，會產生電子一空穴對。空穴具有很強的氧化性，與表面的OH反應生成氧化性很高的羥基自由基，活潑的羥基自由基可以殺死多種細菌和病毒，也可以與很多難生物降解的有毒有機物反應生成二氧化碳和水等無機物。

    氧化鋅納米材料有很強的吸附有機污染物的能力；而且與普通顆粒相比，它幾乎不引起光的散射，因而具有很強的光催化降解有機物的能力，被認為是一種極具應用前景的高效活性光催化劑。氧化鋅納米顆粒光催化降解水中有機污染物的光催化機理。該反應可以分為如下幾個過程：首先光源激發，電子從價帶激發到導帶，同時在價帶產生相應的空穴，從而生成電子一空穴對；然后電子與空穴分離并遷移到粒子表面的不同位置，參與氧化還原反應，還原和氧化吸附在表面上的物質。
   
    光致空穴具有很強的得電子能力，具有強氧化性，可奪取半導體顆粒表面有機物或溶劑中的電子，使原本不吸收光的物質被活化氧化。同時，光生空穴還與水作用生成具有強氧化性的羥基自由基，能夠無選擇性地攻擊大部分的有機物。電子從導帶傳送給反應物的過程當中，會與溶液體系所提供的分子氧形成過氧陰離子及其質子化形式，然后發生歧化反應生成過氧化氫。過氧化氫能與電子繼續作用生成羥基自由基。最后，經過一系列反應，將污染物降解成為水、二氧化碳以及礦化物。