TiO₂ được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực quang xúc tác, chủ yếu bao gồm các khía cạnh sau:
Photomineralization: Dưới bức xạ tia UV, TiO₂ có thể oxy hóa và phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ trong nước, cuối cùng khoáng hóa thành các phân tử nhỏ vô cơ, carbon dioxide và nước. Phương pháp này có tác dụng rõ rệt trong việc xử lý nước thải, khử mùi và tự làm sạch.
Diệt khuẩn: Các gốc hydroxyl do TiO₂ tạo ra trong quá trình quang xúc tác có tính oxy hóa cao và có thể phá hủy thành tế bào vi khuẩn và protein của virus một cách hiệu quả, do đó ức chế sự phát triển của vi khuẩn, vi rút và các vi sinh vật khác trên bề mặt chất lỏng và trong chất lỏng.
Siêu ưa nước cảm ứng: Bề mặt được phủ màng TiO₂ sẽ trở nên cực kỳ ưa nước dưới bức xạ tia UV, giúp dễ dàng rửa sạch bụi bẩn trên bề mặt.