纳米二氧化钛是一种新型的光催化无机功能材料，由于其粒径在1-100nm之间, 具有粒径小、比表面积大、表面活性高、分散性好等特点, 表现出独特的物理化学性质。它具有较好的透明性，紫外线吸收性及熔点低、磁性强、热导性强、无毒、成本低和不造成二次污染等特性；还具有较好的抗菌作用，使 用过 程 中 不 会 发 生 自 身 损 耗 ,而 且 资 源 丰 富，价 格 低 廉 ,因 此 在 光 催 化 降 解废水中的有机物、涂料、精细陶瓷、塑料、催化剂、及化妆品等方面应用广泛，成为新型功能材料研究的热点之一。
二氧化钛是一种N型半导体材料，锐钛矿相TiO2的禁带宽度Eg =3.2eV，由半导体的光吸收阈值λg与禁带宽度E g的关系式：λg(nm)=1240/Eg(eV)
可知：当波长为387nm的入射光照射到TiO2上时，价带中的电子就会发生跃迁，形成电子-空穴对，光生电子具有较强的还原性，光生空穴具有较强的氧化性。在半导体悬浮水溶液中，
半导体材料的费米能级会倾斜而在界面上形成一个空间电荷层即肖特基势垒，在这一势垒电场作用下，光生电子与空穴分离并迁移到粒子表面的不同位置，还原和氧化吸附在表面上的物质。
在水溶液中，光生电子的俘获剂主要是吸附在半导体表面上的氧，氧俘获电子形成O2-；OH-、水分子及有机物本身均可充当光生空穴俘获剂，空穴则将吸附在TiO2表面的OH-和H2O氧化成具有高度活性的•OH自由基，活泼的•OH自由基可以将许多难以降解的有机物氧化为CO2和H2O。
从上述光催化作用原理分析可知道，光催化过程实际上同时包含氧化反应和还原反应两个过程，分别反映出光生空穴和光生电子的反应性能,同时又相互影响,相互制约。近年来人们发现二氧化钛光催化材料具有降解废水和空气中的有机物,去除空 气 中 氮 氧 化 合 物、含 硫 化 合 物 、 还 原 水 中 部 分 重 金 属 有害 离 子、杀 菌 除 臭 等 用途。