نانوذرات دی اکسید تیتانیوم نانوساختارهایی هستند که بیشتر در کرم‌های ضد آفتاب تجاری موجود استفاده می‌شوند، زیرا توانایی آنها در بازتاب و پخش پرتوهای فرابنفش A (UVA، 320-400 نانومتر) و فرابنفش B (UVB، 290-320 نانومتر) و محافظت در برابر آفتاب سوختگی و پیری پوست در اثر تابش نور است. به عنوان فیلتر اشعه فرابنفش میتوان آن را در فرمولاسیونهای آرایشی و بهداشتی با غلظت معین استفاده کرد. مزایای استفاده از نانوذرات TiO2 مساحت سطح بالای آنها، افزایش خواص پراکندگی و انعکاس پرتوهای فرابنفش و شفافیت در نور مرئی است.
در طبیعت بلورهای دی اکسید تیانیوم در سه فاز کریستالی آناتاز، بروکیت و روتایل وجود دارند که در شرایطی می توانند به هم تبدیل شوند. در اندازه 35 تا 100 نانومتر دی اکسید تیتانیوم در فاز روتایل پایدار است.
زمانی که دی اکسید تیتانیوم بر روی پوست قرار گیرد تابش نور با طول موج معین ایجاد زوج الکترون-حفره می‌کند. زوج الکترون-حفره در بسیاری از نیم هرساناها به سرعت بازترکیب شده اما در تیتانیوم دی اکسید قبل از اینکه بازترکیبی رخ دهد، حامل ها در سطح ماده به تله می افتند و حالت برانگیخته خود را بیشتر حفظ می کنند تا با گونه های دیگر وارد واکنش شوند. این یکی از خواصی است که یک فوتوکاتالیست عالی از ماده می سازد.
نانوذرات تیتان یکی از سه نانومواد فراگیر تولید شونده به همراه نانو ذرات دی اکسید سیلیکون و اکسید روی است و دومین نانو ماده پر استفاده در محصولات مصرفی است. به دلیل استفاده طولانی از آن به عنوان یک ماده شیمیایی ، می توان آن را یک “نانو ماده قدیمی” در نظر گرفت.
نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در مسکن و ساخت و ساز به عنوان افزودنی برای رنگ ها، پلاستیک ها، سیمان ها ، پنجره ها، کاشی ها و سایر محصولات به دلیل خاصیت جذب UV و استریل کننده فوتوکاتالیستی آن، به عنوان مثال در پوشش های ضدبخار و پنجره های خود تمیزشونده استفاده می‌شوند. نانوذرات دی اکسید تیتانیوم همچنین در ال‌ئی‌دی (LED) و سلول‌های خورشیدی استفاده می شوند. علاوه بر این، از خاصیت فوتوکاتالیستی دیاکسید تیتانیوم میتوان برای تجزیه ترکیبات آلی و ارگانیک موجود در فاضلاب استفاده کرد. محصولات نانو ذره دیاکسید تیتانیوم گاهی اوقات با پوشش سیلیکا یا اکسید آلومینیوم و یا دیگر فلزات برای کاربردهای خاص تهیه می شوند.