TiO2 Photokatalyse nutzt in TiO₂ erzeugte Elektron-Loch-Paare nach Lichtanregung zur Initiierung redoxchemischer Reaktionen an der Oberfläche. In der Werkstoffforschung werden Kristallphase, Dotierung, Morphologie und Defekte gezielt eingestellt, um Ladungsträgertrennung, Absorptionsbereich und Reaktivität zu optimieren. Anwendungen umfassen Umweltreinigung, Wasseraufspaltung, selbstreinigende Oberflächen und antimikrobielle Beschichtungen, oft in Verbundsystemen oder Heterostrukturen.