近几十年来,有机污染物在废水中的不断增加和细菌等微生物的大量滋生对生态环境和人们的身体健康构成了巨大威胁,同时细菌在死亡后留下的细菌残骸还会释放出引起伤寒、霍乱等疾病的内毒素物质,进而引发二次污染。因此,如何在降解废水中有机污染物的同时杀灭有害微生物成为当代科学研究的热点。由此,光催化作为一种简单、高效的有机物催化氧化技术且兼具抗菌作用而得到迅速发展。众所周知,TiO₂因其绿色环保、无二次污染、性质稳定、制备简单和价格低廉等优异特性成为光催化技术中应用最广泛的半导体催化剂,但仍然存在纳米粒子易团聚、表面区域小、光生电子-空穴对重组快、吸附性能差等缺陷,并会降低其光催化活性,进而影响有机污染物的降解效果及抗菌效果。为了弥补这些缺陷,通过负载技术来获得高活性的TiO₂光催化型抗菌材料是有效的方法之一。本文利用具有稳定物化性质、高热稳定性、大比表面积等优异特性的微米级介孔SiO₂作为载体,将纳米TiO₂负载至SiO₂载体上得到一种新型的复合光催化型抗菌材料,这样不仅可以解决TiO₂颗粒易团聚、吸附性能差等缺陷,同时有效地提高了光催化降解有机污染物的效率及抗菌的效果。本文通过溶胶凝胶法首先制得载体SiO₂,接着采用水解法制得TiO₂@SiO₂复合材料。通过SEM、EDS、XRD、XPS、FTIR、BET和粒度分析等检测手段来表征所制备的光催化型抗菌复合材料。选用甲基橙（Methyl Orange,MO）模拟有机污染物,高压汞灯作为UVA紫外光光源,通过光催化降解甲基橙溶液来考察TiO₂@SiO₂复合材料的光催化性能;选用大肠杆菌（E.coli）作为菌源,同时采用UVA紫外灯和普通日光灯作为光源,通过平板涂布法研究TiO₂@SiO₂复合材料对大肠杆菌的抗菌效果。实验结果显示,TiO₂摩尔添加量为4.4%时制备得到的TiO₂@SiO₂复合材料其性能最佳,在UVA紫外光照射3 h条件下,甲基橙溶液的降解率达到100%,且复合材料的抗菌率达到99.3%。此外,在可见光照射3 h条件下,4.4%-TiO₂@SiO₂复合材料也表现出良好的抗菌性能,其抗菌率可达90.5%。通过对复合材料的检测分析结果可知,TiO₂成功地被负载到微米级SiO₂上,并且锐钛矿相TiO₂与无定形载体SiO₂之间通过形成的Ti-O-Si键相连,此化学键的存在有效地提高了TiO₂@SiO₂复合材料的光催化活性。另外,通过紫外-可见吸收光谱、FTIR、LC-MS等检测手段考察了甲基橙溶液在降解过程中甲基橙分子的官能团变化情况,推导出TiO₂@SiO₂复合材料的光催化降解机理;通过活性氧（Reactive Oxygen Species,ROS）自由基的荧光检测和大肠杆菌形态变化的SEM检测来探讨TiO₂@SiO₂复合材料的抗菌机理。机理探究结果表明,TiO₂@SiO₂复合材料在光照条件下能产生大量的活性氧自由基,在有机物降解过程中,活性氧自由基会攻击有机大分子使其降解为有机小分子,而这些有机小分子会被进一步降解,最终被矿化为H₂O、CO₂、硝酸根、硫酸根等无机物;在抗菌过程中,活性氧自由基会进入细菌体内对细菌细胞造成氧化损伤导致细胞内部结构被破坏,最终造成细菌的死亡。