食品安全是当今社会关注的焦点,食源性致病菌引起的食品安全问题对公众健康和食品产业造成了非常大的危害。另外,药物滥用导致的耐药性也已成为一个全球性问题。为了保证食品安全,研发具有广谱杀菌性能的新型杀菌技术显得尤为重要。在本研究中,成功合成了碳化钛/二氧化钛光催化杀菌剂,并实现了高效的广谱杀菌性能。本文的主要内容包括:1、碳化钛/二氧化钛光催化杀菌剂的制备和电荷动力学表征:首先通过最小强度分层（MILD）法将钛碳化铝剥离成碳化钛纳米片,再通过碱性氧化和相转换过程在碳化钛（Ti3C2）纳米片表面生长二氧化钛（TiO2）纳米网络。电化学阻抗（EIS）和四探针法电导率测试结果显示碳化钛/二氧化钛（TTN）光催化杀菌剂中的二氧化钛纳米网络电导率高达3.2×10-6,比普通的二氧化钛纳米颗粒的电导率高两个数量级。更高的电导率使得光生电荷在二氧化钛内部传输速率更快、损耗更少,从而使得更多的光生电荷转移到催化剂表面参与光催化反应。另外,基于密度泛函理论的模拟计算揭示了在碳化钛和二氧化钛的异质界面形成过程中发生了电子的重新分布,界面两侧等量异号电荷构成的偶极子能够诱导二氧化钛内部的能带发生弯曲,从而促进了光生电子向碳化钛的定向流动,原位X射线光电子能谱（ISI-XPS）和瞬态表面光电压谱（TS-SPS）结果证实了偶极子的存在有效的避免了光生电子和光生空穴的复合,使得更多的光生电荷可以参与到光催化反应中。在这两种机制的协同作用下,TTN光催化杀菌剂具有更低的光致发光强度、更高的光电流和光电压强度,产生的光生电荷也具有更长的寿命,在光催化领域具有广阔的应用前景。2、碳化钛/二氧化钛光催化杀菌剂的性能评估:为了验证碳化钛/二氧化钛的广谱杀菌性能,我们选取了两种典型的食源性致病菌:金黄色葡萄球菌（S.aureus,革兰氏阳性菌）和鼠伤寒沙门氏菌（S.typhimurium,革兰氏阴性菌）。首先利用平板计数法对TTN的光催化杀菌效果进行了定量研究,结果表明TTN对S.typhimurium和S.aureus的杀菌效率分别为92.53%和100%。另外,通过活/死细菌荧光染色实验对TTN的杀菌效果进行了定性研究,结果与平板计数结果一致。为了进一步探究TTN的杀菌性能,在细菌感染的小鼠伤口环境中进行了杀菌实验,发现TTN光催化杀菌处理后的伤口愈合速度更快。伤口组织的病理分析结果显示,TTN光催化处理后的伤口组织具有更少的炎症反应,具有更多的新生血管和胶原纤维沉积。小鼠内脏毒性评估和MTT体外生物相容性评估揭示了TTN光催化杀菌剂的内脏毒性和细胞毒性较低。电子自旋共振（ESR）技术揭示了TTN光催化过程产生了·O2-和·OH两种活性氧（ROS）。光催化杀菌前后的细菌形貌、BCA蛋白泄露测试和膜电位测试证实了TTN通过产生ROS的方式杀灭细菌。TTN的能带结构数据揭示了ROS产生的机理:TTN中的光生电荷与H2O分子和O2分别发生氧化反应和还原反应,从而生成了·OH和·O2-两种ROS。这项研究从光生电荷动力学角度提出了提升光催化效果的设计策略,在光催化剂设计和食源性致病菌控制领域具有较大的应用潜力。