Titanoxid bezeichnet hauptsächlich die Oxide TiO, Ti2O3 und TiO2, wobei TiO2 (Anatas, Rutil, Brookit) in der Werkstoffwissenschaft dominiert. Es ist ein weites Bandlückenhalbleitermaterial mit hoher chemischer Stabilität, Photokatalyse- und Dielektrika-Eigenschaften. Titanoxide werden als Schutzschichten, Pigmente, Photokatalysatoren, Elektrodenmaterialien und in Energiespeichern eingesetzt, wobei Defektchemie und Sauerstoffleerstellen zentral sind.