TiO₂ का व्यापक रूप से फोटोकैटलिसिस के क्षेत्र में उपयोग किया जाता है, जिसमें मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलू शामिल हैं:
फोटोखनिजीकरण: यूवी प्रकाश विकिरण के तहत, TiO₂ पानी में कार्बनिक और अकार्बनिक प्रदूषकों को ऑक्सीकरण और विघटित कर सकता है, और अंत में अकार्बनिक छोटे अणुओं, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में खनिज हो सकता है। इस विधि का सीवेज उपचार, दुर्गन्ध दूर करने और स्वयं-सफाई में महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।
जीवाणुनाशक: फोटोकैटलिटिक प्रक्रिया के दौरान TiO₂ द्वारा उत्पन्न हाइड्रॉक्सिल रेडिकल अत्यधिक ऑक्सीकरण करते हैं और बैक्टीरिया कोशिका दीवारों और वायरल प्रोटीन को प्रभावी ढंग से नष्ट कर सकते हैं, इस प्रकार तरल सतह और तरल में बैक्टीरिया, वायरस और अन्य सूक्ष्मजीवों के विकास को रोक सकते हैं।
प्रेरित सुपर हाइड्रोफिलिसिटी: TiO₂ फिल्म से लेपित सतह यूवी प्रकाश विकिरण के तहत अत्यधिक हाइड्रोफिलिक हो जाएगी, जिससे सतह पर मौजूद गंदगी को धोना आसान हो जाएगा।