بین این سه فاز، فاز روتایل پایدارتر است و دو فاز دیگر یعنى آناتاز و بروكیت در اثر حرارت به روتایل تبدیل مى شوند. هر دو فاز آناتاز و روتایل داراى شکاف انرژى هستند و فعالیت نورى دارند. منظور از فعالیت نورى، تولید گروه­هاى رادیكالى در سطح، تحت تابش نور خورشید است. شکاف انرژی در فاز آناتاز حدود 3/2 الکترون ولت است به همین جهت می­­تواند نور فرابنفش را جذب کند. از این خاصیت می­توان به عنوان جاذب نور فرابنفش در کرم­های ضدآفتاب استفاده کرد [آفیونی و همکاران1 2011].. در شكل 1-1 (الف-ج) فاز­هاى ساختارىآناتاز، روتایل و بروكیت دیده می­ شود]8،9،10 [ .
دو خاصیت مهم نانوتیتانیوم­دی­اکسید که در زندگی امروز آن را به ماده­ای مفید تبدیل کرده است، خواص فتوکاتالیستی و فوق آب­دوستی آن است. از این دو خاصیت برای تصفیه­ی آب و فاضلاب، حذف آلودگی هوا، سرعت بخشیدن به واکنش­های فتوشیمیایی مانند تولید هیدروژن استفاده می­ شود. خاصیت فتوکاتالیستی نانوتیتانیوم­دی­اکسید به این صورت می­باشد: نانوتیتانیوم­دی­اکسید در برخورد با مولکول­های آلوده­کننده­ آب، هوا و خاک که به­ طور معمول مولکول­های آلی­کربنی هستند، آنها را تجزیه می­ کند و به مواد غیرآلی، آب و آنیون­های معدنی بی­ضرر تبدیل می­ کند. خاصیت آب­دوستی زیاد تیتانیوم­دی­اکسید نیز ارتباط تنگاتنگی با خاصیت فتوکاتالیستی آن دارد. خاصیت فوق آب­دوستی آن باعث پدیده­ خودتمیزشوندگی می­ شود ]11 [.
به همین علت لایه ای نازک از تیتانیوم­دی­اکسید را روی سطح شیشه، کاشی و بعضی از ظروف می­نشانند تا مانع از کثیف شدن آنها شوند [زهانگ و همکاران1 2012]. نانو TiO2 با داشتن ویژگى­هاى ممتاز، بیشتر از
نیمه رساناهایى چون CdS و Fe2O3 و ZnO در تخریب فتوكاتالیستى با نیمه رسانا­ها در رفع آلاینده­ها مورد
استفاده قرار مى­گیرد. فتوكاتالیست از دو بخش­”فتو”­و­”كاتالیست” تشكیل شده، كه فتو معرف نوردهى و كاتالیست بیانگر فرایندى است كه سرعت واكنش انتقال شیمیایى را براى مواد شركت كننده، بدون توقف واكنش افزایش مى­دهد. همانطور که گفته شد، در سال­هاى اخیر استفاده از نیمه رساناها به عنوان فتوكاتالیست براى تخریب آلودگى­هاى آلى بسیار فراوان شده است]12،13 [ .

       به علت ویژگى­هاى نورى و الكتریكى، قیمت پایین، فعالیت فتوكاتالیستى بالا، ثبات شیمیایى، غیر سمى بودن، فراوانى و در دسترس بودن و عدم فرسایش و خوردگى در مقابل نور از تیتانیا به عنوان فتوكاتالیست رایج استفاده مى­شود ]کریمی و میرجلیلی 1388]] 14[. فتوکاتالیست­ها می­توانند در تصفیه­ی آب، هوا و پساب­ها­ی شیمیایی مورد استفاده قرار گیرند. علاوه بر این فتوکاتالیست­ها در معرض نور ماورابنفش می­توانند باکتری­ ها و ویروس­ها را از بین ببرند. خواص خود تمیزشوندگی، ضدباکتری و تجزیه­ی آلاینده­ها محدوده­ وسیعی را برای کاربرد این مواد در حوزه های مختلف 

فراهم کرده است]15 ،16 [ .

             یکی از کاربردهای دیگر نانوتیتانیوم­دی­اکسید که از خاصیت آب­دوستی آن استفاد می­ شود، خاصیت ضدمه­گرفتگی آن است. مه­گرفتگیِ سطح شیشه و آیینه وقتی اتفاق می­افتد که بخار آب سرد روی این سطح می­نشیند و قطره­های آب تشکیل می­ شود. روی یک سطح فوق آب­دوست قطره­های آب تشکیل نمی­ شود
در­واقع، یک فیلم نازک آب به­ طور یکنواخت روی سطح تشکیل می­ شود. این فیلم نازک مانع از مه­گرفتگی می­ شود. وقتی سطح به حالت فوق­آب­دوست برود برای چند روز یا یک هفته حالت خود را بدون تغییر نگه می­دارد. بنابراین، می­توان انواع مختلف شیشه، آیینه، عینک را با این فناوری ضدمه کرد]17 [ .
       در شکل­های زیر (1-2)، (1-3)، (1-4) و (1-5)، نانو­ذره­ های تیتانیوم­دی­اکسید به کمک آنالیز­های FT-IR، TGA، XRD و SEM مورد بررسی قرار گرفته است]18،19 [ .