微生物和我们的生活密切相关，在为我们带来便利的同时，也存在危害与弊端。虽然许多细菌可用抗生素进行灭除，然而过度依赖并使用抗生素，部分细菌产生抗药性，因此日常的杀菌工作变得愈发困难，这对人类的生存环境产生了很大的威胁。积极研究并开发抗菌材料，将其运用在医学、食品等多个邻域，已是当务之急。

抗菌材料对细菌等微生物具有抑制或者杀灭的作用，属于功能材料的一种。有研究表明，一些金属离子、金属氧化物纳米材料具有一定的抗菌性能。其中，二氧化钛作为一种常见的光催化剂，也被应用到抗菌材料中。二氧化钛在光尤其是紫外光的照射下会产生具有高反应活性的光生电子和空穴，可对细菌的细胞壁或膜结构产生破坏性的效果，从而达到杀菌的目的。二氧化钛纳米材料具有廉价易得、无毒无害等优点，可以在环境保护、日用化妆品、建筑等领域广泛适用。

二氧化钛是一种半导体材料。在催化反应中，当用能量等于或者大于二氧化钛禁带宽度的紫外光照射时，二氧化钛价带上的电子会被激发，产生相应的电子（e-）- 空穴（h+）对，光生电子和空穴分别具有极强的还原性及氧化性。电子和空穴都是可以移动的，若两者在移动到材料表面的过程中发生了复合，则两者皆失去催化能力。如果两者幸运地未发生复合，顺利运动到表面就会与空气中的氧发生反应产生活性氧，活性氧可以将有机物降解为CO2和H2O。

有研究表明，二氧化钛光催化剂已经对多种微生物显示出了杀灭的效果。二氧化钛纳米颗粒与细胞表面接触的时候，会氧化其细胞内的辅酶A，从而影响了生命体的代谢通路，导致细菌难以存活。另一种结论是，光催化产生的活性氧诱发了细胞壁及细胞整体通透性的改变，甚至造成了细胞膜的损伤，细胞器外泄，从而引起细菌的解体或死亡。