目前，基於二氧化鈦光觸媒的光催化技術還存在幾個關鍵的技術難題，使其在工業上的應用受到許多限制。這些技術難題包括：

1. 量子產率低，光生電子空穴易複合，難以處理大量的工業廢氣和廢水，只能用於降解低濃度有機汙染物，只在淨化器空氣領域上得到了一定範圍的應用。

2. 太陽能利用率低，光催化人工光源能耗高，當前，二氧化鈦光觸媒對太Sunny能量利用率為3%，只能吸收太Sunny中的紫外線，因為光催化一般採用人工光源：高壓泵燈、黑光燈、紫光燈、紫外線燈等，其紫外線發光效率低、能耗高且操作不方便。

3. 奈米二氧化鈦光觸媒存在易團聚、易失活、難分離回收和迴圈利用等缺點，目前的光觸媒負載技術難以既保持二氧化鈦較高的光催化活性，同時又能均勻老姑的固著在載體表面而且不損害負載材料的理化效能，且使催化劑使用簡單方便、易於分離、回收和再生。

因此，奈米二氧化鈦光觸媒的改性與製備主要分為三個方面：

一、 拓寬二氧化鈦光觸媒對光波響應範圍

二、 促進光生電子和空穴的有效分離，一直二者的複合

三、 透過物理結構和形貌控制製備一維、二維為奈米尺寸的二氧化鈦光觸媒，如二氧化鈦膜、二氧化鈦線，可克服奈米光觸媒不可分離回收迴圈利用等缺點。