金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)是一种常见的环境有害致病微生物,可引起肠胃炎、肺炎、体表感染、心内膜炎和脊髓炎等疾病,对公共卫生安全构成了严重的威胁。近年来,由于抗生素的滥用,S.aureus耐药性问题日益严峻,新型杀菌技术的开发迫在眉睫。光诱导细菌灭活是通过利用不同波段光产生的光动力效应,从而达到细菌灭活的目的,是一种安全有效的新型细菌灭活技术。基于此,本论文设计开发了一种可见光驱动的非金属掺杂光催化材料碳点(Carbon dots,CDs)/类石墨相氮化碳(Graphitic carbon nitride,CN),并首次报道了红外光对可见光灭活的协同强化作用机制。本文的主要内容及结果如下:(1)非金属光催化材料的制备及其对S.aureus灭活性能和机理探究。以尿素为前驱体合成CN,通过浸渍法对其进行CDs掺杂,获得可见光驱动的非金属掺杂光催化材料CDs/CN。与纯CN相比,CDs/CN具有显著增强的可见光吸收能力,同时呈现出较窄的禁带宽度及优异的光电性能。在可见光照射下,相较于CN处理组,CDs/CN对S.aureus具有更高的致死率,100min内可实现96%的杀菌效率,而CN处理组仅为64%。进一步研究发现,CDs/CN在可见光照下可显著提高S.aureus胞内活性氧水平并破坏其细胞膜结构,促进胞质泄露,最终导致细菌死亡。(2)可见-红外光协同作用下S.aureus的灭活性能及机理探究。相比单独的可见光,可见-红外光协同下S.aureus具有更优异的灭活效率。当诱导时间为6 h时,可见-红外光协同作用可杀灭近100%的S.aureus,而可见光作用下仅致死75%。可见-红外光协同作用下,S.aureus胞内活性氧物质含量上升,抗氧化酶活性降低,抗氧化能力下降。进一步研究发现,红外光的诱导可显著破坏S.aureus细胞膜,增加了细胞膜的通透性,促使胞内DNA、蛋白质外泄。此外,红外光亦可通过增强S.aureus自溶素的表达,促进细胞壁中的肽聚糖降解,最终导致可见-红外协同作用下S.aureus大量死亡。本论文设计开发的非金属光催化材料CDs/CN可为光催化技术在水体消毒、空气净化、医疗卫生等领域提供应用方向,同时红外光对可见光灭活的协同强化作用机制也有利于理解不同波段光源对细菌的诱导作用。