钛白粉的颜料性能通过光学性能体现，其光学性能主要取决于二氧化钛粒子的表面性质，内核几乎不发挥作用，因此很研究人员和企业致力于开发研究矿物/钛白粉复合颗粒材料，以制备出高性能、低价格的钛白粉替代品。
近年来，我国先后开发了碳酸钙、高岭土、滑石、云母、硅灰石等矿物-TiO2复合颜料，以替代或部分替代钛白粉，用于化妆品、涂料、造纸、塑料等行业。
碳酸钙来源丰富，价格低廉，本身白度高、比表面积大、遮盖力强，也是是重要的白色颜料。檀倩等采用机械力活化的方法制备碳酸钙-钛白粉复合材料，该碳酸钙-钛白粉复合颜料的遮盖力22.8g/m2、吸油量22.5g/100g、白度95.50%，明显已经具有类钛白粉的颜料性能。
（2）高岭土
涂料用白色颜料目的是产生白颜色和产生遮盖性的，高岭土虽不能替代钛白粉，但可产生协同作用，提高钛白粉的有效利用率，减少用量，这时对高岭土的白度和细度要求非常严格。
2018年3月，英格瓷（Imerys）提出了以高岭土部分替代钛白粉，减少20%钛白粉用量的方案，可有效解决在在涂料和油墨领域钛白粉的替代性问题。
另外，巴斯夫也表示：其Ultrex颜料添加剂也具有良好的着色力和遮盖力，是性价比高的钛白粉替代品。该产品是以超细化煅烧高岭土为主要成分的颜料，广泛用于平光、蛋壳光、低光和特殊涂料；也适用于高白度的油墨、塑料及其他领域。
（3）硅灰石
硅灰石是一种偏硅酸盐矿物，其折光指数（1.63）高于许多白色矿物，表面易生成OH-等活性基团，这些特征都有助于在制备以硅灰石为基体，通过表面包覆TiO2的复合颜料中形成协同效应。
陈婉婷等采用水介质中湿法超细研磨方式制备了硅灰石-TiO2复合颜料，其性能与钛白粉相当TiO2比例45%的复合颜料遮盖力为17.97g/m2，比TiO2按自身比例的贡献值提升36.08%。硅灰石-TiO2复合颜料的颗粒以TiO2颗粒均匀包覆在硅灰石表面为特征所形成。
目前来看，非金属矿粉体材料暂不能完替代钛白粉，但通过制备与钛白粉性能相似的矿物-TiO2复合颜料，可明显缓解钛白粉生产和应用中存在的资源、环境与成本价格等问题，同时还有利于非金属矿物资源的高效利用。