光催化技术在环境净化领域，如水的消毒、污水处理、空气中挥发性有机污染物的净化等，一直受到研究者的广泛关注。光催化技术不仅可以通过氧化还原反应将有机污染物完全转化为小分子的ＣＯ2和水等，还可以去除水中的金属离子及其他无机物质，同时其在杀菌消毒方面也有诸多应用，是一项较为理想的绿色技术，具有巨大的应用价值和潜力。
1、在室内空气净化中的应用
室内空气污染物的种类繁多，挥发性有机化合物（ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，ＶＯＣ ）即为其中的一类化合物，包括烃类、含氧烃类、含卤烃类、氮烃及含硫烃等。光催化氧化可利用半导体光催化剂在光的驱动下产生的强氧化性羟基自由基和负氧离子，破坏空气中的各种污染物以达到净化目的。
2、在水中微量污染物净化中的应用
水质安全标准日趋严格，为减少饮用水中有害物质带给人的危害，需要采用高效、深度的处理技术来去除水中杂质。研究表明，光催化技术可用于去除水中的微量污染物，同时其对细菌、真菌、病毒等微生物体的破坏也可达到对饮用水杀菌消毒的目的。
3、在废水处理中的应用
随着工业化的快速发展，环境污染已成为社会关注的紧迫问题，某些地区河流污染、河道干涸、湖泊萎缩、黑臭水体严重，水生态问题十分棘手。染料、芳香硝基化合物、酚类化合物、抗生素、重金属离子等都是典型的水体污染物，具有毒性和致癌性，对生态系统和人类健康造成了严重影响。
光催化技术在废水处理中有很多的重要应用，越来越受到国内外学者的关注，成为当前国际化学、环境、能源和材料等领域研究的前沿与热点。光催化材料相比于传统的吸附性材料最大的优势是其可以降解、矿化污染物，从而解决了吸附材料二次处理的难题。
4、总结与展望
现基础的材料自身，光催化活性不高、选择催化能力差、结构不稳定、易团聚、难以回收再利用等问题限制了材料的实际应用，对此，石墨烯的功能化修饰、多种催化组分的结合以及三维宏观体的构筑等方法有望解决这一难题，同时优化石墨烯对于光催化作用的增强机理也亟待开展深入研究，现如今各种电化学检测方法、原位监测技术等迅速发展，通过设计多级验证实验进一步了解其内部机理，才能更好地指导材料的合成。
石墨烯光催化材料在实际应用中仍然面临诸多挑战，尽管如此，关于石墨烯光催化材料的研究还在继续，其在环境净化领域所展现出来的巨大优势也已被公众认可，相信随着研究的不断深入，其终有一日可以完成工业化生产，为生态环境和人类生活造福。