Pencemaran air merupakan isu permasalahan lingkungan yang krusial karena berbagai dampak yang timbulkan, salah satu penyebab pencemaran air adalah limbah pewarna yang merupakan polutan organik. Upaya pengurangan limbah tersebut dianggap masih belum optimal sehingga perlu dikembangkan lebih lanjut. Prinsip fotokatalisis merupakan metode yang efektif untuk dikembangkan, penelitian ini bertujuan mempelajari dan menganalisis komposisi unsur kimia, ukuran partikel, tingkat kristanilitas, energi celah pita, serta performa fotokatalisis nanopartikel TiO2 yang disintesis dari mineral ilmenite melalui metode pelindian dengan jalur asam sulfat dan metode pendidihan serta menggunakan larutan prekursor komersial Tt-iP melalui metode sol-gel. Perbedaan komposisi, ukuran partikel, tingkat kristalinitas, dan energi celah pita dari variasi jenis prekursor menyebabkan performa fotokatalisis nanopartikel TiO2 memiliki perbedaan yang signifikan, di mana nanopartikel TiO2 dari larutan TiOSO4 memiliki persentase degradasi yang rendah sebesar 18,48%, nanopartikel TiO2 dari larutan komersial Tt-iP sebesar 83,11%, dan nanopartikel TiO2 dari residu sebesar 77,03%. Apabila hasil dibandingkan dengan hasil nanopartikel TiO2 dari komersial Tt-iP, nanopartikel TiO2 dari TiOSO4 memiliki tingkat efisiensi 4 kali lebih rendah dan nanopartikel TiO2 dari residu memiliki tingkat efisiensi yang cukup sama.