细菌感染一直是困扰全世界的一个公共卫生问题,在经济不发达的地区,每年有数百万人死于细菌感染引起的疾病。20世纪40年代人们开始发现并使用抗生素,时至今日随着对抗生素的过分依赖,越来越多的细菌对抗生素产生了抗药性。如果再不对抗生素的滥用进行限制,细菌感染可能带来比癌症更严重的全球性危害。因此,人们急需研究新的杀菌方法。众所周知,近些年纳米技术兴起,纳米材料拥有更大的比表面积,有利于提高反应效率,同时也拥有更多的表面缺陷,可以提高载流子分离效率,纳米尺寸催化剂表现出比块状材料更大的应用前景,于是人们将目光投向了纳米技术催生出的新的抗菌技术,即纳米材料光催化抗菌和酶催化抗菌技术。光催化抗菌的原理是在光照射下,光催化剂产生光诱导活性氧自由基（ROS）,包括单线态氧（~1O2）,羟基自由基（·OH）和超氧自由基（·-O2）,ROS能够导致细菌膜的不饱和磷脂过氧化,导致细胞呼吸中断,从而杀死细菌。酶催化杀菌主要是利用材料的类酶活性催化低浓度的双氧水（H2O2）或氧（O2）产生活性氧自由基。这些自由基在轻度酸性的感染部位强烈结合蛋白质、脂质、多糖并攻击它们,分解细菌膜,导致细菌膜穿孔,随后细胞死亡。此外,当纳米材料的尺寸足够小时,还可以物理的损伤细菌膜。由于形貌可设计的特点,纳米材料捕获细菌的能力得到提升,这大大有利于提高纳米材料的杀菌效率。石墨相氮化碳（g-C3N4）是一类新兴的不含金属的半导体,其带隙为2.4 e V,容易制备,性能稳定,安全无毒,因其独特的光学和电子特性而在催化抗菌领域受到了广泛的关注。本文以g-C3N4基纳米材料作为研究对象,通过对g-C3N4基纳米材料形貌的设计与调控及构成复合材料等方法,合成了高抗菌活性纳米催化剂,并在催化杀菌应用方面进行探索,其主要研究内容如下:第一,高的比表面积是提高催化效率的关键之一,为了构建低成本的纯净光催化剂,通过两步水热法合成了多孔少层g-C3N4纳米光催化剂。经过设计的多孔少层g-C3N4的比表面积是未经修饰的块状g-C3N4的约6倍,因此,多孔少层g-C3N4纳米光催化剂表现出更高的光催化杀菌性能。同时,在动力学角度考虑,层状与多孔的结构更有利于催化剂与细菌结合。通过电子顺磁共振（ESR）检测了单线态氧（~1O2）,羟基自由基（·OH）和超氧化物（·-O2）的产生,证明了在可见光照射下,多孔少层g-C3N4可以产生ROS。此外还通过对金黄色葡萄球菌的光催化灭活测试证实了多孔少层g-C3N4的抗菌光催化活性显著增强。本工作证明了g-C3N4基光催化剂在水净化和抗菌光催化治疗中具有潜在的应用前景。第二,随着人们健康环保意识的提升和在疫情的影响下,人们对抗菌材料的需求日益增多,单一的催化机制限制了g-C3N4的抗菌效率,于是基于纳米材料的两种催化效应,实验光催化与酶催化协同抗菌,使其在黑暗与光照中都具有优异的杀菌性能,实现“白”加“黑”的治疗,而且,两种效应相辅相成,相互促进,能够达到“1+1＞2”的治疗效果。基于生物酶活性中心多为硫、氮与其他元素的配合物,设计合成S掺杂的g-C3N4用于光催化、酶催化抗菌治疗。实验证明,黑暗环境中g-SCN就可以产生ROS,而光照会促进提高ROS的产生,体外抗菌实验证明g-SCN表现出对革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌优秀的抑菌能力,它能够在40分钟内杀死所有的细菌。材料和细菌的扫描电镜图可以看到细菌明显的裂解和变形。