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随着现代医药工业的迅速发展,大量医药废水排入水体中,并导致大量耐药菌的形成,对人类生命健康造成了严重危害。为解决水体中的药物及致病菌污染,开发多功能的降解技术,实现多种药物及致病菌的高效、快速去除迫在眉睫。光催化降解技术以其低能耗与高效率的优点成为解决这一问题的首要策略。光催化降解技术的核心是光催化剂,因此开发光催化活性高、光稳定性好且具有多功能性的光催化剂是目前光催化降解污染物的研究重点。尾孢菌素（Cercosporin,CP）作为一种苝醌类天然产物,具有在光照条件下产生活性氧（Reactive oxygen species,ROS）从而破坏植物细胞的功能,为此,本论文仿生利用CP天然的光敏性,以构建多功能复合光催化剂为策略,以聚丙烯酸甲酯树脂（Polymethyl acrylate,PMMA）为负载材料,在温和条件下仿生制备了新型多功能复合光催化剂CP/PMMA,并将其成功应用于水中多种药物和致病菌Staphylococcus aureus（S.aureus）的光降解,展现出良好的光催化活性、稳定性、多功能性以及工业可行性。本论文的主要研究内容如下:1.利用CP的天然光敏性,实现了新型复合型光催化剂CP/PMMA的仿生制备。利用微生物发酵法培养尾孢菌Cercospora sp.JNU001,实现了 CP的大量制备。以CP为有机光催化剂和PMMA负载材料为载体,利用PMMA孔径大、比表面积大和吸附能力强的优点,在温和条件下构建复合光催化体系CP/PMMA,以实现对CP光催化活性、光稳定性、可回收性及多功能性的提升。通过X-射线粉末衍射、傅立叶红外光谱、倒置荧光显微镜以及X-射线光电子能谱等方法对复合光催化剂的元素组成、化学状态、分子结构、化学键、官能团及荧光特性等进行研究,确认了复合光催化剂CP/PMMA的成功制备。利用冷场发射扫描电镜、气体吸附仪、紫外-可见漫反射光谱、电化学阻抗谱及瞬态光电流响应等方法对其形貌、光物理及电化学性质进行表征,研究了其光吸收能力、光子利用率与光生载流子的分离及迁移效率,表明复合光催化剂CP/PMMA的光催化活性有了显著的提升,具有在可见光下实现水中污染物降解的潜力。2.利用复合光催化剂的多功能光降解活性,实现了多种药物的快速与高效降解。以环丙沙星（Ciprofloxacin,CIP）为模式抗生素,对复合光催化剂的光催化活性、稳定性及可回收性进行研究。通过对复合光催化剂CP/PMMA中CP负载率、光催化剂的添加量、CIP初始浓度、反应溶液初始pH值、光源以及光源强度等反应条件进行优化,获得最佳光降解条件,发现在15 W荧光灯下照射3 h,可基本实现对CIP的完全去除。接着对CIP光降解反应进行放大实验,研究其工业可行性。实验结果表明以太阳光为光源进行照射,在1 h内可实现500 mL反应体系中99%CIP的去除,显示其良好的实际应用价值。从光催化剂三次循环重复使用效率、溶液中CP泄漏情况及循环后光催化剂结构表征等三方面对复合光催化剂CP/PMMA的稳定性及可回收性进行研究,确认了复合光催化剂良好的可循环性。以司帕沙星、甲氧苄啶、恩诺沙星、莫西沙星、氧氟沙星、磷酸氯喹和加替沙星等多种药物为降解对象,利用对降解底物多样性及混合药物降解活性的研究,确认了复合光催化剂CP/PMMA的多功能性。结合检测中间产物及活性物种,对复合光催化剂CP/PMMA光降解CIP的降解途径和降解机制进行研究。根据对降解中间体的检测及结构确认,推测了 CIP光降解的路径;结合捕捉实验及电子自旋共振对光活性物种进行研究,确认了 h+、·O2-和1O2在光降解过程中的作用,并解析了复合光催化剂CP/PMMA光降解CIP的机理。3.利用复合光催化剂的光抑菌活性,实现了致病菌金黄色葡萄球菌的高效去除。以S.aureus为模式菌体,对复合光催化剂CP/PMMA-4的光抑菌活性进行研究。通过对光催化剂添加量及光照时间等因素进行优化,确认了复合光催化剂CP/PMMA-4对S.aureus光抑菌实验的最佳条件,发现添加5 mg复合光催化剂,以15 W的荧光灯为光源照射30min,即可实现S.aureus的完全去除。通过细胞毒性实验及1O2生成能力的检测,对CP和CP/PMMA-4的抑菌机制进行研究。研究表明,CP对S.aureus的抑制效果包括细胞毒性和光催化两种机制。CP不仅能够通过直接渗透作用进入到S.aureus的细胞内显示出细胞毒性,还能够在光照条件下产生ROS对S.aureus产生光抑制活性。相较于CP,CP/PMMA-4由于粒径的增大而不能进入到S.aureus胞内,其细胞毒性降低,主要通过光催化机制实现抑菌活性。在光照条件下,复合光催化剂CP/PMMA-4产生ROS,破坏S.aureus的细胞壁和细胞膜结构,并进一步破坏胞内的蛋白质、RNA与DNA等,最终导致S.aureus的死亡。