В работе проанализированы пространственное строение и электронная структура дефектных и примесных центров полиморфных модификаций диоксида титана и их проявление в адсорбционных, каталитических и фотокаталитических процессах. Рассмотрена роль различных форм адсорбированного кислорода в окислительно-восстановительных реакциях с участием поверхности TiO 2. Известные из литературы результаты экспериментальных исследований сопоставлены со свойствами молекулярных и периодических моделей объемной фазы и поверхности диоксида титана, полученными методами квантовой химии.