当前全球面临的最重大问题之一是烟雾和空气污染，它影响了都市能见度和居民的正常生活。
烟雾通常是气体、水蒸气和灰尘的混合物。最常见的烟雾是光化学烟雾。它是汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物在阳光（紫外光）作用下发生光化学反应生成二次污染物，然后与一次污染物混合所形成的有害浅蓝色烟雾。氮氧化物主要来自汽车尾气、制造厂和燃煤发电厂。
美国约有1.34亿人生活在受烟雾和空气影响的地方。据美国新闻报道，2019年有10万美国人死于空气污染导致的并发症。世界卫生组织发现，每年有420万的死亡案例与空气污染有关，包括窒息、肺癌和其他呼吸系统疾病。人们开始研究采用工程设计方式解决空气质量问题。
研究员发现，在建筑中纳入二氧化钛对降低烟雾水平有一些积极的影响。二氧化钛促进光催化反应。在紫外光照射下，二氧化钛作为催化剂加入化学反应，减少了空气中污染物的含量。
日本工程师在20世纪90年代利用添加了二氧化钛的水泥和瓷砖分解氮氧化物。2003年，日本有5,000多座建筑中使用了添加二氧化钛的瓷砖。
意大利于2002年进行了一项实验。在75,350平方英尺的路面铺设了添加二氧化钛的瓷砖。据称，实验结果表明，该地区的氮氧化物含量减少了60%。
2004年3月，一种名为Ecopaint的透明涂料风靡欧洲。该涂料含有二氧化钛纳米颗粒，可用来减少城市有害气体。实验评估了二氧化钛对环境的积极影响。
英国伦敦的Cristal公司耗时2年时间进行实验，证明含二氧化钛的涂料可将污染物含量降低近65%。
2011年，美国铝业公司（Alcoa）加入了一个烟雾治理小组，研究如何在建筑外墙中使用二氧化钛面板降低污染物。据美国铝业公司估计，10,764平方英尺含二氧化钛的材料能够分解4辆汽车排放的氮氧化物尾气。
在墨西哥和米兰进行的研究中，含二氧化钛涂层的瓷砖具有净化空气的作用。
2019年，一个研究团队将石墨和二氧化钛纳米颗粒混合，组成了一种新型催化剂。