TiO₂ används i stor utsträckning inom fotokatalys, huvudsakligen inklusive följande aspekter:
Fotomineralisering: Under UV-ljusstrålning kan TiO₂ oxidera och sönderdela organiska och oorganiska föroreningar i vatten, och slutligen mineraliseras till oorganiska små molekyler, koldioxid och vatten. Denna metod har betydande effekter vid rening av avloppsvatten, deodorisering och självrengöring.
Baktericidala: Hydroxylradikalerna som genereras av TiO₂ under den fotokatalytiska processen är starkt oxiderande och kan effektivt förstöra bakteriecellsväggar och virala proteiner, och därmed hämma tillväxten av bakterier, virus och andra mikroorganismer på vätskeytan och i vätskan.
Inducerad superhydrofilicitet: Ytan som är belagd med TiO₂-film blir extremt hydrofil under UV-ljus, vilket gör det lätt att tvätta bort smutsen på ytan.