В работе представлены результаты исследования синтеза и свойств высокодисперсного диоксида титана TiO2 и получения химически модифицированных носителей на его основе. Полученный путем щелочного гидролиза TiCl4 с последующей термообработкой диоксид титана охарактеризован методами РФА, БЭТ и термогравиметрии. Установлено, что синтезированный TiO2имеет кристаллографические параметры, соответствующие структуре анатаза со средним размерам кристаллитов 10 нм, высокую удельную поверхность (119 м2/г) и высокое содержанием поверхностных ОН-групп (12,6 OH-групп/нм2). Разработан простой одностадийный метод химического модифицирования поверхности анатаза фосфоновыми комплексонами - нитрилтри(метиленфосфоновой) кислотой (НТФ) и имино-N,N-диуксусной-N-метиленфосфоновой кислотой (ИДУМФ). Образование фосфонового покрытия происходит за счет взаимодействия одной фосфоновой группы комплексона с поверхностью, а оставшиеся свободные функциональные группы комплексонов придают поверхности новые свойства. Присутствие закрепленных комплексонов на поверхности анатаза подтверждено данными ИК-спектроскопии, кислотно-основного титрования, сорбционных измерений. Установлено увеличение степени сорбции катионного красителя- толуидинового синего из водных растворов при рН 1-5 модифицированным анатазом по сравнению с исходным. Рост сорбционной способности обусловлен наличием на поверхности сильнокислотных фосфоновых - PO(OH)2 и карбоксильных групп -СООН, несущих отрицательный заряд, в то время как как поверхность исходного анатаза заряжена положительно ≡Ti-OH2+. Полученный новый носитель может быть использован как в разнообразных каталитических и электро/фото каталитических процессах, так и для концентрирования/ сорбционного извлечения различных катионов (ионы металлов, красители).