經(jīng)過研究認為，納米鈦白粉TiO2作為光催化劑的理論基礎(chǔ)在于:通過量子尺寸限域造成吸收邊的遷移;由散射的能級和躍遷造成光譜吸收及發(fā)射行為結(jié)構(gòu)化;與半導(dǎo)體材料相比，量子阱中的熱載流子冷卻速度下降，量子產(chǎn)率提高;納米鈦白粉TiO2所具有的量子尺寸效應(yīng)使其導(dǎo)電和價電能級變成分立的能級，能隙變寬，導(dǎo)電電位變得更負，而價電電位變得更正。這使其獲得了更強的氧化還原能力，這對催化反應(yīng)是十分有利的。
在人類生活的空間中，生息著各種各樣的微生物，在這些微生物中有大量的致病菌，可直接使人發(fā)病，也可以使人體、牲畜代謝產(chǎn)物分解出各種低級脂肪酸和胺類等有臭味的揮發(fā)性化合物，加上細菌本身的分泌物和殘骸腐爛揮發(fā)的氣體，釋放出令人厭惡的臭味。如何殺滅空氣中的有害細菌、除去惡臭，也是空氣凈化的一個重要任務(wù)。由于細菌是由有機物等組成的，因此利用納米鈦白粉TiO2光催化劑，在光的作用下具有非常強的氧化能力，就可直接氧化破壞細胞壁、細胞膜或細胞內(nèi)的組成成分，生成CO2、H2O,從而在短時間內(nèi)殺死細菌、消除惡臭。實驗證明，納米鈦白粉TiO2的光催化作用，對綠膿桿菌、大腸桿菌、金黃葡萄球菌、沙門菌、牙枝菌和曲霉等都具有很強的殺滅能力�？蓪⑵溆糜卺t(yī)院手術(shù)臺和墻壁、浴缸、瓷磚及衛(wèi)生間等地方。日本已將納米鈦白粉TiO2的殺菌性能應(yīng)用到餐具上，使得餐具帶菌傳染疾病的可能性大大減少。
納米鈦白粉TiO2抗菌、防霉的機理是：由于鈦白粉TiO2電子結(jié)構(gòu)所具有的特點，使其受光照時生成化學(xué)活潑性很強的超氧化物陰離子自由基和氫氧自由基，攻擊有機物，達到降解有機污染物的作用。當遇到細菌時，直接攻擊細菌的細胞，致使細菌細胞內(nèi)的有機物降解，以此殺死細菌，并使之分解。一般常用的殺菌劑如銀、銅等能使細菌細胞失去活性，但細菌被殺死后，尸體釋放出內(nèi)毒素等有害的組分。納米鈦白粉TiO2不僅能影響細菌繁殖力，而且能破壞細菌的細胞膜結(jié)構(gòu)，達到徹底降解細菌，防止內(nèi)毒素引起的二次污染。納米鈦白粉TiO2屬于非溶出型材料，在降解有機污染物和殺滅細菌的同時，自身不分解、不溶出，光催化作用持久，并具有持久的殺菌、降解污染物效果。
由于納米鈦白粉TiO2結(jié)構(gòu)具有較高的紫外線吸收性能，更能有效地分離電子-空穴對，生成的活性氧類物質(zhì)的數(shù)量更多，使光量子產(chǎn)率更高，故使癌細胞失活，對殺傷胃癌細胞的效果明顯。張愛平等用涂覆法制備的銳鈦型納米鈦白粉TiO2催化劑，在紫外線(300~400nm)照射下，對胃癌細胞的光催化氧化殺傷率達80%。
日本名古屋工業(yè)技術(shù)研究所，已研究出安全的納米鈦白粉TiO2牙齒漂白劑。牙齒會因病變、吸煙、喝茶等原因而變黑、發(fā)黃，從而影響美觀。迄今為止，牙齒使用的是高濃度的H2O2漂白劑，但這會不同程度地損傷牙齒表面的琺瑯質(zhì)。利用納米鈦白粉TiO2在光照下易分解的特性，用硅酸鎂鈉作增黏劑，將微量的納米鈦白粉TiO2和低濃度的H2O2水溶液制成了新型牙齒漂白劑。把這種漂白劑涂抹在變色的牙齒上，使用波長為400nm的光線進行照射，結(jié)果產(chǎn)生了良好的漂白效果，而且沒有損傷琺瑯質(zhì)。
