En sus tres dióxidos principales, el titanio presenta una geometría octaédrica, estando unido a seis aniones óxido.Las estructuras cristalinas generales del rutilo y la anatasa son de simetría tetragonal, mientras que la brookita es ortorrómbica.El dióxido de titanio es el pigmento más habitualmente utilizado en el mundo, que proporciona a los productos finales una brillante blancura, opacidad y protección.[8] Plásticos: sus propiedades permiten minimizar la fragilidad, la decoloración y otros efectos adversos que genera la luz.Cosméticos: permite ocultar imperfecciones de la piel y darle brillo para que luzca mejor.Industria de alimentos y farmacéutica: usado ampliamente en esta industria porque al ser un material opaco que absorbe la radiación protege a productos que la luz pueda degradar como jarabes y otros medicamentos.Generalmente estos productos son vendidos o reciclados, convertidos en productos que servirán como materia prima para otras industrias: elaboración de cementos, agricultura o tratamiento de terrenos.[10] El dióxido de titanio se presenta en la naturaleza como los minerales rutilo y anatasa.Sin embargo, estudios posteriores llegaron a conclusiones diferentes con valores mucho más bajos tanto para la dureza (7-20 GPa, lo que lo hace más blando que los óxidos comunes como el corindón Al2O3 y el rutilo TiO2)[15] y módulo aparente (~300 GPa).[18] El dióxido de titanio tiene doce polimorfos conocidos: además de rutilo, anatasa, brookita, akaogiita y riesita, se pueden producir sintéticamente tres fases metaestables (monoclínico, tetragonal, y ortorrómbica tipo ramsdellita), y también existen cuatro formas de alta presión (tipo α-PbO2, tipo cotunnita, OI ortorrómbica y fases cúbicas): El dióxido de titanio nanométrico, especialmente en su forma anatasa, presenta actividad fotocatalítica bajo irradiación ultravioleta (UV).Las propiedades fotocatalíticas del dióxido de titanio nanométrico fueron descubiertas por Akira Fujishima en 1967[24] y publicadas en 1972.[25] El proceso en la superficie del dióxido de titanio se denominó efecto Honda-Fujishima' (ja:本多-藤嶋効果).La eficacia de este proceso puede mejorarse enormemente dopando el óxido con carbono.[27] Se ha desarrollado anatasa y rutilo nanoactivos a la luz visible para aplicaciones fotocatalíticas.Utilizando TiO2 como fotocatalizador, se ha intentado mineralizar contaminantes (para convertirlos en CO2 y H2O) en aguas residuales.Sin embargo, la IARC (Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer) lo clasificó como un compuesto “posiblemente cancerígeno para los seres humanos”.
Principales productores industriales de dióxido de titanio