本发明公开了一种多功能光催化反应装置，由气体循环系统、光反应系统、分离系统、检测系统和光源系统组成。光源可为紫外光，可见光和太阳光，置于石英反应器外部，光透过石英反应器激发光催化剂，引发光催化反应，光催化剂可以为薄膜，连同载体固定于反应器内，也可以为颗粒，悬浮于反应液中。该反应器适用于液-固，气-固和气-液-固相光催化反应，有利于光催化反应动力学研究。本发明不仅适用于光催化还原CO2反应，也适合于光催化降解有机污染物、光解水制氢、以及光化学合成等领域，可以间歇操作，也可连续操作，反应过程可进行惰性气体保护。