納米二氧化鈦采用液相法制備出的二氧化鈦具有粒子團聚少、化學活性高，粒徑分布窄、形貌均一等特性，具有很強的光催化性能，已廣泛應用于環保中。
（1）氣體凈化
環境有害氣體可分為室內有害氣體和大氣污染氣體。室內有害氣體主要有裝飾材料等放出的甲醛及生活環境中產生的甲硫醇、硫化氫及氨氣等。納米二氧化鈦通過光催化作用可將吸附于其表面的這些物質分解氧化，從而使空氣中這些物質的濃度降低，減輕或消除環境不適感。
另外，TiO2在光照下對環境中微生物的抑制或殺滅作用，因此，納米二氧化鈦能凈化空氣，具有除臭功能。
（2）對有機廢水的處理，效果十分理想。
納米二氧化鈦復合材料對有機廢水的處理，效果十分理想。以TiO2為光催化劑，在光照的條件下，可使水中的烴類、鹵代物、羧酸等發生氧化-還原反應，并逐步降解，最終完全氧化為環境友好的CO2和H2O等無害物質。采用新型納米二氧化鈦載銀復合催化劑，對印染和精煉廢水生化處理后的出水進行深度處理，光照120min后，印染和精煉廢水的CODcr去除率分別為75.3%和83.4%。經研究表明，在太陽光照射下用多孔納米TiO2薄膜處理水溶液中的敵敵畏有很好的效果。除此之外，納米二氧化鈦還可有效地用于含CN—的工業廢水的光催化降解。
（3）處理無機污水
除有機物外，許多無機物在TiO2表面也具有光學活性，例如無機污水中的Cr6+接觸到TiO2催化劑表面時，能夠捕獲表面的光生電子而發生還原反應，使高價有毒的Cr6+降解為毒性較低或無毒的Cr3+，從而起到凈化污水的作用；一些重金屬離子如Pt4+，Hg2+，Au3+等，在催化劑表面也能夠捕獲電子而發生還原沉淀反應，可回收污水的無機重金屬離子。