紫外線消毒器的光催化氧化反應機理很復雜。一些納米材料如TiO2粉體復合光催化劑，被紫外線照射后，會產生"電子-空穴"對。空穴有很強的撲獲電子的能力，遇到水分子后，水分子被奪去電子形成羥基(-OH)，羥基有很強的化學活性，它能破壞有機物的化學鍵，達到曠化分解有機污染物的目的。
與其他的新技術、新方法一樣，紫外線消毒器光催化有他的新穎、實用的一面，也有其局限性的一面。從目前的國內外的研究和一般客戶的應用情況看，紫外線消毒器的光催化有其以下的局限性：
1、紫外線消毒器的光催化不管用在空氣還是用在水里，其"光解"的作用效率是"有限的"。不能夸大他的作用。它只能處理雜質含量很低的空氣和溶液，而且處理時間較長。比如空氣凈化，只能用于污染氣體(如家居室內)較輕的環境，而不能用于如廢氣、廢水等的凈化。
2、紫外線消毒器的光催化作用只能局限于光觸媒表面附近。也就是說，雜質分子或離子只能經過光觸媒表面才能被降解。因為光催化產生的活性離子羥基(-OH)從產生到消亡的時間非常短，(小于10-6秒)，他既不能在水中"游泳"，也不能在空中"飛舞"。而象紫外線可以穿透一定水層(盡管它在水中衰減嚴重)，臭氧、鑢氣可以溶解在水里，隨水漂流，作用時間可達數十分鐘。
3、紫外線消毒器的光催化活性易受外界因素影響。如水中某些離子對光催化分解有促進作用，也有些離子或分子對光催化有"中毒"作用。空氣中的濕度對光催化效果也有影響。還有一點：必需有水分子光催化才能進行。在儀器設備工作過程中，光催化實際效果往往難以實測和加以判斷。消費者難以通過"感性認識"來感觸高科技的魅力!