Membrane capacitive deionization(MCDI)은 낮은 동작 전위로 수용액에 존재하는 이온들을 효과적으로 제거시킬 수 있는 분리공정의 하나로 많은 관심을 받고 있다. MCDI는 이온선택은 막이 필요한데 일반적으로 이온교환막을 사용한다. 따라서 우수한 MCDI 성능을 위해서는 우수한 이온교환 능력을 가지는 막 제조 기술이 필요하다. 기존 연구들의 대부분은 고분자에 이온 교환 작용기를 도입하는 방식이다. 본 연구에서는 이온 교환 능력을 가지는 티타니아 나노입자를 제조하고 MCDI에 적용 평가하였다. 티타니아 표면을 슬폰기를 가지는 Tiron으로 개질 한후 양이온교환 능력을 평가하고, 탄소전극 위에 코팅하여 MCDI 전극으로서 전기 화학적 평가를 수행 하였다. 표면 개질된 티타니아는 우수한 양이온 교환 특성을 보였고, MCDI 평가에서 상용 양이온 교환막에 준하는 성능을 가졌다.