Quá trình xúc tác quang hóa trong nano ZnO – NPs xảy ra với sự hấp thụ bức xạ ánh sáng với lượng tử năng lượng (hν) bằng hoặc lớn hơn năng lượng vùng cấm của ZnO – NPs (hν ≥ Eg). Kết quả tạo ra các gốc oxi hóa tự do (ROS) có thể phân hủy các tạp chất độc hại. Vì vậy nano oxít kẽm đã được ứng dụng rộng rãi trong xử lý môi trường nhờ khả năng phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm dưới tác dụng của ánh sáng thích hợp [74].
Ngoài khả năng quang xúc tác, nano ZnO– NPs còn được chứng minh có khả năng kháng khuẩn. Trong môi trường nước, khả năng kháng khuẩn của nano ZnO đã được khảo sát ở nhiều nghiên cứu khác nhau, trên cơ sở các nghiên cứu đó cơ chế kháng khuẩn cơ bản của ZnO – NPs đã được mô tả như trên Hình 1.12. [75].
Thứ nhất, quá trình giải phóng tác nhân ôxy hóa: cơ chế kháng khuẩn của ZnO – NPs liên quan đến sự tạo thành các tác nhân oxy hóa ở bề mặt (Hình 1.12) tham gia vào quá trình diệt vi khuẩn. Tác nhân oxy hóa được biết là gây ra quá trình oxy hóa có khả năng phá hủy DNA, màng tế bào và protein tế bào. Hoạt tính bề mặt của ZnO – NPs gây ra sự phân hủy của thành tế bào và sau đó là màng tế bào, gây ra sự rò rỉ của dịch nội bào và cuối cùng là tế bào bị tiêu diệt.
Thứ hai, một cơ chế khác của hoạt tính kháng khuẩn của ZnO – NPs là sự giải phóng các ion Zn2+ trong dung dịch, các ion này có thể làm tổn thương màng tế bào và xâm nhập vào nội bào gây chết ở tế bào vi sinh vật.