二氧化鈦(TiO₂)，是一種熟知且廣為流行的材料，被用於許多消費品的技術應用，從常見的防曬霜、油漆顏料的添加物到氣體傳感器的塗層。

在許多應用中，二氧化鈦用作光催化劑。 當其表面用紫外線照射時，會發生以下兩種反應之一：1）吸附物質的光誘導氧化還原反應，或 2）TiO₂ 的光誘導親水轉化。 與其他光催化材料相比，TiO₂具有催化活性高、化學穩定性好、材料成本低、對人體毒性小等優點。

1980 年代石油危機期間，TiO₂ 因其高反應效率而被研究為一種很有前途的製氫方法。 然而，儘管 TiO₂ 具有很高的反應效率，但由於其較大的能量間隙 (3.2 eV)，且通常只能吸收太陽光中的紫外波長，因此被認為無法以這種方式提取大量能量。

儘管研究人員現在正在研究將 TiO₂ 的吸收範圍試著轉移到可見光區域的方法，主要是對材料做表面改性或結構修飾的方法，惟當時更多的趨勢是將TiO₂開發在水和空氣的淨化技術。

例如在 1990 年代，日本研究人員開發了塗有 TiO₂ 光催化劑的自清潔材料。 最早的商業產品之一是用於隧道中鈉燈的自清潔玻璃蓋板。 當玻璃因汽車尾氣而變髒時，其透光強度會降低，而鈉燈正好會發出足夠的紫外線能量來觸發光催化反應，並用以去除遭汽車排氣污染的燈具表面層。

1995 年，日本東陶 TOTO 生產塗有含銅和/或含銀的光催化 TiO₂ 的抗菌瓷磚和衛生潔具。 這些被單獨或組合使用的金屬材料，可以在非常微弱的紫外線條件下將大腸桿菌等細菌的破壞掉，而達到自體滅菌的效果。

現今，也有研究人員試著將奈米化的TiO₂做為光催化劑的材料，並以摩爾比為1:8 的 TiO₂ / 聚乙烯醇做為材料配比，並將材料在軟木表面做為塗層(按，軟木具有質輕、導熱性低且耐腐蝕性高的特性)，並將該被塗層後的軟木做為淨化廢水的浮動行光催化劑機構件，研究發現此一奈米化的TiO₂光催化劑在可見光源下能有效降解98.43%的次甲基藍(MB)污染物質，並優於在日光照射下120分鐘的效果，其在日光照射120分鐘得條件下，次甲基藍(MB)降解率為77.09%。在其他的研究案例，也有利用膨脹珍珠岩和中空玻璃微珠做為基材，其中利用溶凝膠的方法將B-N-TiO₂塗佈在膨脹珍珠岩的表面，在可見光的條件下照射3小時，能降解鹽機性桃紅色染料(Rhodamine B，為有機氯化鹽物質)達94%；而當使用（3-氨基丙基）乙氧基矽烷作為粘合劑，將 TiO₂/Ag₃PO₄ 顆粒塗覆玻璃微珠時，次甲基藍也獲得了類似的降解效率。 且這些漂浮性的光催化劑是可以被回收做再利用的。