近年来,随着空气和水体污染等问题日益突出,各种各样的有害微生物不断繁殖和发生变异,给人们的健康生活带来巨大的影响。半导体光催化因其可以利用产生的活性氧基团抑制微生物生长而成为一种新兴的绿色环保杀菌方法。目前,研究最多的光催化抗菌材料是TiO₂,由于其禁带宽度较大,对可见光响应较低,并且光生电子-空穴对容易复合,制约着在半导体光催化材料在抗菌领域的实际应用。为了改善TiO₂自身的缺陷,利用Ti³⁺离子在TiO₂晶格自掺杂的方式,可以使TiO₂获得良好的可见光光催化活性。通过金属负载和半导体复合的方法构筑自掺杂TiO₂基异质复合材料,能够进一步增加可见光的吸收和提高光生载流子的分离效率,从而有利于光催化性能的提高。本文以Ti³⁺-TiO₂材料基础,相继制备出Ti³⁺-TiO₂/Ni、Ti³⁺-TiO₂/AgI、Ti³⁺-TiO₂/Cu₂O-Cu三种复合材料,通过一系列的表征（XRD、TEM、XPS、EPR、UV-vis和PL）探究其复合材料的形貌、结构和光学性质,以大肠杆菌和禾谷镰刀菌为测试对象,研究了复合材料在可见光下的抗菌活性,并进一步对其抗菌机理进行了探讨。（1）通过溶剂热法先合成Ti³⁺-TiO₂纳米材料,利用金属负载的方法制备不同Ni负载量（1%,2%,5%,10%）的Ti³⁺-TiO₂/Ni复合光催化材料。从XRD、TEM和XPS图谱可以看到Ni单质纳米颗粒负载在Ti³⁺-TiO₂纳米片表面,从而形成异质结构;以降解四环素和杀灭大肠杆菌作为光催化性能的评价,实验表明5%Ti³⁺-TiO₂/Ni复合材料降解四环素效果最好,80min可以降解82%的四环素;以5%Ti³⁺-TiO₂/Ni复合材料来研究大肠杆菌的抗菌效果,5h可以杀灭2.5log的大肠杆菌,比Ti³⁺-TiO₂的材料抗菌性能好;通过稳态荧光光谱分析,说明Ni单质的负载能够提高光生电子-空穴对的分离,抑制其重新复合,从而增加了光催化性能;ESR测试表明,复合材料在光催化抗菌过程中能够产生强氧化还原能力的超氧自由基和羟基自由基,使得大肠杆菌失活。（2）通过化学沉淀法将AgI与Ti³⁺-TiO₂材料复合,制备出不同比例（5%,10%,20%,40%）的Ti³⁺-TiO₂/AgI复合光催化材料。XRD、TEM和XPS等表征证明了AgI和Ti³⁺-TiO₂成功形成了异质结复合材料;以降解罗丹明B、杀灭大肠杆菌和禾谷镰刀菌作为光催化性能的评价,实验表明20%Ti³⁺-TiO₂/AgI复合材料降解罗丹明B效果最好,40min可以完全降解罗丹明B;以20%Ti³⁺-TiO₂/AgI复合材料来研究大肠杆菌和禾谷镰刀菌的抗菌效果,40min可以杀灭8log的大肠杆菌,100min对禾谷镰刀菌有较好的杀灭能力;通过稳态荧光光谱分析,说明异质结的形成能够提高光生电子-空穴对的分离,抑制其重新复合,从而增加了光催化性能;活性物种实验表明Ti³⁺-TiO₂/AgI复合材料产生的光生电子、空穴、超氧自由基和羟基自由基都参与了大肠杆菌失活过程。（3）通过原位化学还原法将Ti³⁺-TiO₂与Cu₂O、Cu复合制备出不同比例（2.5%,5%,10%,15%）的Ti³⁺-TiO₂/Cu₂O-Cu复合光催化材料。从XRD、TEM和XPS图谱可以看到复合材料为纳米片结构,并且证明Cu₂O和Cu负载Ti³⁺-TiO₂材料表面,形成Ti³⁺-TiO₂/Cu₂O-Cu异质复合材料;以杀灭大肠杆菌和禾谷镰刀菌作为光催化抗菌性能的评价,研究发现不同比例的Ti³⁺-TiO₂/Cu₂O-Cu复合光催化材料在杀灭大肠杆菌和禾谷镰刀菌方面均有良好的抗菌能力,15%Ti³⁺-TiO₂/Cu₂O-Cu复合材料能够在100min内使得8log的大肠杆菌全部失活,在100min内杀灭2.4log的禾谷镰刀菌;通过稳态荧光光谱可知,Cu₂O和Cu负载提高光生电子-空穴对的分离,抑制其重新复合,从而增加了光催化抗菌性能;通过活性物种捕获实验可知,Ti³⁺-TiO₂/Cu₂O-Cu复合材料在光催化过程中产生的光生电子、超氧自由基和羟基自由基是使大肠杆菌失活的主要活性物种。