此外該材料還可以廣泛地被應用于光催化劑、光電材料、催化劑載體、復合材料中的填充劑或惰性組分等.而任何物質的特性都是分子和原子間相互作用的結果。二氧化鈦的這些特殊性質與其本身所具有的特殊微觀結構，以及與其流體體分子之間特殊的相互作用有著密切的聯系。因此，從分子層面研究二氧化鈦微觀結構對于應用性能的影響可以更好地認識其在催化、吸附等方面的作用，了解其優異的催化活性的微觀機理，并在此基礎上針對化工過程有目的性地開發和規�；�制備具有特殊結構的二氧化鈦材料。  研究結果顯示水分子在二氧化鈦表面分解為質子和羥基，分別與表面上不飽和的氧原子和鈦原子結合，最終形成羥基化表面。
并且水分子的解離僅僅在五配位的鈦原子處發生，而在六配位的鈦原子處則不能發生水的解離吸附，相反它會使得水分子遠離. 還有研究表明二氧化鈦材料在應用過程中，很多以低維材料的形貌出現，低維材料中往往存在著納米受限環境。在受限條件下流體或金屬團簇會存在特殊的行為.另外具有微孔介孔結構的二氧化鈦因其具有較大的比表面積是一種理想的催化劑載體，擔載在其上的貴金屬很可能存在于納米孔道中并因此獲得很好的分散性，提高催化反應活性，因而二氧化鈦可作為一種優良的催化劑載體。