Bên cạnh các phương pháp hóa học ướt, một số phương pháp pha khí như CVD, PVD và SPD cũng được ứng dụngđể tổng hợp TiO2 pha tạp
Phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học (CVD), là một trong những kỹ thuật linh hoạt được dùng rộng rãi để có được diện tích lớp phủ bề mặt lớn trong một khoảng thời gian ngắn. Công nghệ CVD bao gồm các công đoạn: Phun khí các tiền chất vào trong buồng chứa một hoặc nhiều hơn các vật thể đã được nung nóng để phủ ngoài. Các phản ứng hóa học xảy ra song song và gần với bề mặt nóng, dẫn đến lắng đọng của màng mỏng trên bề mặt. Các sản phẩm phụ được tạo ra sẽ thoát ra khỏi buồng lắng đọng cùng với các khí tiền chất không phản ứng [4].
Lắng đọng pha hơi vật lí (PVD), là một loại kỹ thuật khác trong công nghệ lắng đọng tạo màng mỏng. Các lớp phủ màng mỏng được tạo ra từ pha khí, nhưng ở đây không xảy ra phản ứng hóa học từ tiền chất. Vì vậy, quá trình này chỉ có thể xảy ra với các chất bền trong pha khí và có thể trực tiếp đi tới vật liệu nền. Nhìn chung, kỹ thuật PVD được dùng là sự bay hơi nhiệt, ở đó một chất liệu được bay hơi từ nồi nấu và được lắng đọng lên chất nền.
Lắng đọng nhiệt phân phun (SPD), là một loại kỹ thuật lắng đọng sol khí tạo thành các lớp phủ mỏng hoặc bột có liên quan đến kỹ thuật CVD. Sự khác biệt cơ bản là trong quá trình SPD: (i)- Một sol khí được tạo thành từ một dung dịch tiền chất thay vì ở dạng hơi trong CVD. (ii)- Các nền đế được nung nóng ở áp suất môi trường, trong khi đó CVD nhìn chung được thực hiện dưới áp suất thấp. Kỹ thuật SPD thườngđược dùng để điều chế các bột oxit (hỗn hợp oxit), các lớp phủ mỏng và chủ yếu dùng các hợp chất cơ kim hoặc các muối của kim loại làm tiền chất [55].