病毒模板法作为新兴的纳米材料合成方法,已有二十年的发展历程,合成和分析技术日渐成熟,在目前的研究中备受关注。以病毒模板合成的金属纳米材料具有良好的稳定性、分散性及生物相容性,其在催化、光学、电学、磁学及超导等领域有优异的表现。利用病毒模板法合成金属纳米材料时,模板蛋白可为金属离子提供沉积位点,在固定位置与金属离子配位结合,根据模板结构的选择性可控合成纳米材料,同时由于病毒模板自身的空间位阻效应,会有效的阻止金属纳米粒子团聚。而且,模板病毒在自然界中含量丰富,易于制备,来源广泛,可大幅降低制备成本。半导体光催化技术是指可以在温和条件下,将光能转化为化学能,进行氧化还原反应的一种技术。近年来,因其极高的反应活性和催化效率及对催化底物的无选择性得以迅速发展,已成为目前在处理环境污染问题上最具应用前景的技术之一。本文利用病毒模板法合成了半导体光催化材料TMV-CdS,使其兼具病毒模板的结构优势以及纳米尺寸CdS的独特性质,对比其与无模板合成CdS的表观和性能差别,再将TMV-CdS应用于染料亚甲基蓝的降解,以及其产光生电子对微生物生长及与染料的共同作用中。通过透射电子显微镜、能谱分析、X射线衍射、紫外可见漫反射光谱及荧光光谱等实验分析技术手段分析TMV-CdS。结果表明,病毒模板法制备的CdS位于TMV内部中央孔道,是宽为4 nm的纳米线,组成成分除蛋白质外有CdS;其吸收带边在550 nm左右,禁带宽度Eg=2.28 eV;当以360 nm的光激发时,TMV-CdS在530 nm处有较强的荧光发射。TMV-CdS对亚甲基蓝光降解的能力强于无模板CdS,光催化降解90 min后降解率可达92.45%,可将其降解为小分子物质,且在高浓度染料环境中仍具有较好的降解效果;TMV-CdS循环使用4次后降解率仍可达70%以上,略强于无模板合成CdS;实验证明,在TMV-CdS光降解过程中,起到主要作用的是·O₂^-。在光照条件下,发现TMV-CdS的产光生电子能力明显强于无模板合成的CdS;TMV-CdS对E.coli生长具有促进效果,增长率可达9.44%,而无模板CdS对E.coli的生长促进作用较之要弱;添加对苯醌后对E.coli生长的促进效果减弱,而添加抗坏血酸有微弱的增强;在E.coli中添加刚果红后,E.coli的增长率为10.75%,对刚果红的降解率为1.29%;添加亚甲基蓝后E coli的增长率为-27.30%,生长速率较正常状态更慢,而对亚甲基蓝的降解率可达28.15%。