با توجه به اهمیت و کاربرد فراوان دی اکسید تیتانیم در صنایع مختلف و وجود منابع طبیعی حاوی تیتانیم در ایران ، در این تحقیق کنسانتره ایلمینیت ، با استفاده از استخراج اسیدی با اسید کلریدریک، دی اکسید تیتانیم به فرم روتیل سنتز شد و شرایط بهینه سنتز با حداکثر بازدهی به روش طراحی ازمایش حاصل شد. تولید نانو ذرات دی اکسید تیتانیم با استخراج اسیدی توسط اسید کلریدریک و اسید سولفوریک از ایلمینیت با روش سنتز هیدرو سونو ترمال انجام شد. اندازه ذرات 83 نانو متر بدست آمد. یکی از کاربردهای دی اکسید تیتانیم در تجزیه فتوکاتالیستی مواد آلاینده می باشد. رنگدانه تیتان زرد جزء رنگهای آزو بوده که اثرات مخرب جبران ناپذیری بر محیط دارد. با استفاده از دی اکسید تیتانیم تجزیه فتو کاتالیستی آن انجام شد. شرایط بهینه (رسیدن به کمترین غلظت ماده آلاینده) برای غلظت اولیه µg ml^-1 100 از تیتان زرد در دمای 100 درجه سانتی گراد، غلظت دی اکسید تیتانیم µg ml^-1 500، زمان 110 دقیقه، با شدت تابش 30 وات و فاصله منبع نوری 20 سانتی متر بدست آمد این شرایط برای اولین بار در مورد تیتان زرد مورد آزمایش قرار گرفتند. در بررسی های سینتیکی واکنش مورد نظر، واکنش تجزیه فتوکاتالیستی تیتان زرد توسط دی اکسید تیتانیم، شبه مرتبه اول با ثابت سرعت min^-1 01/00/01 و انرژی اکتیواسیون 16/386 کیلو ژول است. نانو کامپوزیتهای پلیمری حاوی دی اکسید تیتانیم در مقایسه با دی اکسید تیتانیم عملکرد فتوکاتالیستی بهتری را از خود نشان داده اند. لذا نانو کامپوزیت پلیمری پلی پیرول/ دی اکسید تیتانیم سنتز شد و برای تجزیه فتوکاتالیستی رنگدانه های آلی مورد استفاده قرار گرفت.