نانوذرات دی اکسید تیتانیوم دی اکسید تیتانیوم که با نام‌های اکسید تیتانیوم Iv یا تیتانیا شناخته می‌شود دارای فرمول شیمیایی TiO2 است که زمانی که به عنوان رنگدانه مورد استفاده قرار می‌گیرد. نام‌های تیتانیوم سفید، رنگدانه سفید و CI77891 به خود می‌گیرد. تمام خصوصیات دی اکسید تیتانیوم نیز در نانو دی اکسید تیتانیوم وجود دارد با این تفاوت که اندازه ذرات آن بسیار کوچک‌تر است و از این رو قابلیت و اثر کنندگی بیشتری دارد چرا که به واسطه کوچک بودن اندازه ذرات، سطح تماس بیشتر می‌شود و کارایی افزایش می‌یابد. زمانی که اندازه ذرات TiO2 به مقیاس نانو کاهش می‌یابد فعالیت فتوکاتالیستی می‌تواند افزایش یابد چرا که مساحت سطح موثر افزایش می‌یابد
توانایی یک نیمه‌هادی برای اینکه الکترون خود را با تابش نور به مواد جذب شده روی سطح منتقل کند، به وسیله مکان‌های انرژی ترازهای نیمه هادی و پتانسیل اکسایش-کاهش ماده جذب شده بستگی دارد. سطح پتانسیل نسبی مواد گیرنده باید از لحاظ ترمودینامیکی پایین‌تر از پتانسیل نوار هدایت نیمه‌هادی باشد. سطح پتانسیل دهنده باید بالاتر (منفی‌تر) از مکان نوار ظرفیت نیمه‌هادی باشد، تا بتواند الکترون را به مکان خالی حفره منتقل کند نیمه‌هادی‌هایی نظیر CdS ،ZnS ، ZnO و Fe2O3 به علت ناپایداربودن‌شان فوتو کاتالیست‌های مناسبی نیستند. WO3 وSrTiO3 هم به خاطر گرانی و آسان نبودن تهیه‌شان گزینه‌های مناسبی نیستند. در بین این ترکیبات TiO2 از جهات مختلف فوتو کاتالیست ایده آلی به نظر می‌رسد