医学上,伤口愈合的过程通常伴有一定程度的细菌感染的发生以及随后产生的炎症反应。目前最常用的治疗手段就是通过使用抗生素和无菌敷贴来治疗。但是,过多的使用或者滥用抗生素已经导致了很多耐药细菌或者超级细菌的产生,这些超级细菌对于普通的抗生素产生很强的抗性从而不会被杀死,这也使得人类急需开发出新的手段来治疗细菌感染和伤口愈合,而不是过多地依赖抗生素。随着我们人类医疗手段的技术发展,纳米生物材料逐步出现在人们的疾病治疗中。其中,光动力疗法和光热疗法都是纳米材料基于近红外光的新型的杀菌治疗策略。光动力治疗是利用光敏剂在近红外光下产生的活性氧自由基（包括¹O₂,·O₂^-,·OH）。但是单一的光动力治疗对周围的正常的组织同样也会造成破坏。二维材料石墨相氮化碳是目前比较常用的光催化剂,禁带宽度在2.65-2.75 e V之间,可用于可见光下的光解水产氢,但是可见光的波长范围的穿透人体的皮肤或者组织能力较弱,相比之下近红外波段的床头能力较强,适用于体内的抗菌治疗。所以本论文将石墨相氮化碳改性以用于近红外光的治疗。而光热疗法是基于在近红外有很强的光吸收的一维或者二维的半导体材料产生的局部组织升温,利用细菌对温度的敏感性从而杀死细菌。本论文的研究内容具体为以下三个部分:1:主要设计并且制备了不同比例的复合半导体纳米材料结构(锌掺杂石墨相氮化碳复合氧化石墨烯结构SCN-Zn²⁺@GO),通过化学气相沉积的方式将锌离子掺杂到石墨相氮化碳的空位中,然后运用超声分散合成的方法将锌掺杂石墨相氮化碳和氧化石墨烯结构通过静电作用结合。通过光热性能以及光动力性能的比较优化出最优的光热光动力效果的复合结构。结果表明氧化石墨烯在808 nm的近红外光下具有良好的光热效果,单纯的石墨氮化碳和掺杂锌之后的并没有明显的光热性能,随着复合的氧化石墨烯含量的增加,SCN-Zn²⁺@GO表现出良好的光热性能,同时SCN-Zn²⁺@GO也具有良好的光热稳定性。另外随着锌离子和氧化石墨烯掺杂能隙缩小,SCN-Zn²⁺@GO的光催化性能增强,而过量的氧化石墨烯并没有进一步减小能隙。通过第一性原理计算得出石墨相氮化碳中可能存在的锌位置为间位掺杂。2:选取单金属锌离子掺杂的二维半导体石墨相氮化碳和氧化石墨烯通过π-π共轭和静电结合作用的复合半导体结构作为研究体系,利用660 nm和近红外808 nm双光下的激发产生的活性氧自由基和光热协同效果可以在10 min以内快速杀死细菌,杀菌率超过99.1%,同时释放出来的锌离子也能促进成纤维细胞的增殖和分化,从而促进伤口的愈合和修复。在660 nm红光和808 nm近红外光的照射下细菌的活性和细胞膜的完整性会被产生的光热效果所影响,因而这些细菌较容易被杀死。这种采用氧化石墨烯和锌离子的掺杂不仅能提高石墨相氮化碳的抗菌率,还能在抗菌的同时促进伤口组织的修复。3:通过调控硫化铋纳米棒和锌离子掺杂的石墨相氮化碳的结合比例来调控复合材料的光热性能和光动力性能,并从中优化选择一个合理的比例用于抗菌和伤口修复。通过对材料的光热性能研究和活性氧研究,证明复合材料的成功复合。通过第一性原理理论分析研究光催化性能提升的机理。本论文通过细菌膜通透性研究、细菌膜电位、F型ATP合酶以及细菌内部活性氧自由基的表征,探讨协同抗菌方式的机理研究。然后通过对体内的伤口愈合实验来研究材料促进伤口修复的能力,通过对炎症反应的观察和病理分析锌掺杂氮化碳和硫化铋复合材料的体内杀菌能力。