大气污染一直是各国政府需要解决的难题。纳米技术及材料的应用将会为我们解决大气污染问题提供全新的途径。工业生产和汽车使用的汽油、柴油等，在燃烧时会产生SO2气体，这是SO2最大的污染源。纳米钛酸钴（CoTiO3）是一种非常好的石油脱硫催化剂，以55-70nm钛酸钴作为催化活体，多孔硅胶或Al2O3陶瓷作为载体的催化剂，其催化效率极高。经它催化的石油中的含量小于0.01%，达到国际标准。煤燃烧也会产生SO2气体，如果在燃烧的同时加入一种纳米级助烧催化剂，不仅可以使煤充分燃烧，而且会使硫转化成固体的硫化物，而不产生SO2气体。最新研究成果表明复合稀土化物的纳米级粉体有极强的氧化还原性能，是其它任何汽车尾气净化催化剂所不能比拟的。它的应用可以彻底解决汽车尾气中（CO）和（NOx）的污染问题。由于纳米材料比表面大、空间悬键多、吸附能力强、具有极强的电子得失能力和氧化还原性，因此它在氧化CO的同时还原NOx，使它们转化为对人体和环境无害的气体CO2和N2。而更新一代的纳米催化剂，将在汽车发动机汽缸里发挥催化作用，使汽油在燃烧时就不产生CO和NOx，无需进行尾气净化处理。
调查表明，新装修房间的空气中有机物浓度高于室外，甚至高于工业区。目前已从空气中鉴定出几百种有机物质，其中有些是致癌物。研究表明，光催化剂可以很好地降解甲醛、甲苯等污染物，其中纳米TiO2的降解效果最好，几乎可达到100%。纳米TiO2光催化剂也可用于石油、化工等工业废气处理中，改善厂区周围空气质量。另外，利用纳米TiO2的光催化性能不仅能杀死环境中的细菌，而且能同时降解由细菌释放出的有毒复合物。在医院的病房、手术室及生活空间安放纳米TiO2光催化剂还具有除臭作用。
