半导体材料优异的光催化活性使其在药物递送、癌症治疗以及抗菌等生物医学领域具有较好的应用前景。然而,大多数半导体材料由于自身的禁带宽度较大,只能够被紫外光激发。而紫外光仅占太阳光总量的2～4%,导致半导体材料对太阳光的利用率很低。另一方面,紫外光的长时间照射会造成生物分子的变性失活,损伤正常的生物组织器官。因此,现有的大量报道都在致力于拓展半导体材料的光响应范围,以及提高半导体材料对所吸收光的转化效率。由于贵金属纳米颗粒的表面等离子体共振效应（SPR）,能够将金属-半导体复合材料的光响应范围拓展至可见光甚至近红外光区。另外,贵金属的修饰还能够有效促进半导体中电子-空穴的分离,从而提高材料的光催化活性。在本论文中,我们设计构建了几种金属-半导体复合材料,为可见光或近红外光控制的药物递送以及细菌灭活提供了新思路。具体的主要内容如下:1.基于TiO2纳米管的可见光诱导药物释放体系。该体系以“双亲”TiO2纳米管为基底,上层疏水,下层亲水。可见光诱导药物释放的关键为Au纳米颗粒修饰的上层TiO2纳米管的疏水帽。抗菌药物（氨苄青霉素钠）通过硅烷化试剂键合在下层TiO2纳米管中,在可见光照射下,Au-SPR诱导TiO2的光催化引发疏水帽中碳链的断裂,以及连接药物和TiO2纳米管的碳链断裂,使药物从TiO2纳米管中释放。药物释放量可以通过可见光照时间和光源强度进行调控。通过体外抗菌实验对所释放药物抗菌活性进行的考察,我们证实了通过可见光照引发光催化所释放的药物具有较好的抗菌活性。2.基于富含氧缺陷的灰色TiO2的近红外光诱导药物释放体系。该体系以具有氧缺陷的灰色二氧化钛（G-TiO2）为基底,通过与上转换材料和Au-SPR的结合构建了具有近红外光响应的药物释放体系。相较于锐钛矿TiO2,修饰了 Au纳米颗粒的G-TiO2在紫外-可见光区存在明显增强的吸收峰,使其能够更好地吸收980 nm激光照射上转换材料时发出的紫外-可见光。实验以抗生素氨苄青霉素钠为模型药物,考察了近红外光照下的药物释放情况,以及在有无药物负载情况下体系的抗菌效果。结果表明,该体系具有较好的近红外光响应,在近红外光照下可以产生大量活性氧物种,实现了药物的可控释放。同时,这些产生的活性氧物种还能够直接对细菌进行灭活,体系中光催化的直接抗菌作用为耐药性细菌的灭活提供了新思路。3.电致变色调控的光热无菌智能玻璃。在多孔WO3电致变色薄膜中引入了金纳米结构,复合薄膜在可见光以及近红外光区范围内的光学透过率和光热转换性能可以通过外加电场进行调节。由于金纳米结构在近红外光区范围内的局域表面等离子体共振效应以及WO3薄膜电致变色效应的协同作用,该薄膜材料在着色状态下表现出了优异的光热转换能力和抗菌效果。我们通过单颗粒散射光谱和理论模拟证明,外加电场和WO3基底能有效调控Au-LSPR的光谱响应范围,从而提高薄膜在近红外光区的光热转换效率。4.用于细菌捕获、传感和灭菌机理研究的多功能表面增强拉曼光谱基底。通过Ag+在WO3-x薄膜表面的原位氧化还原,获得了 Ag纳米粒子修饰的氧化钨薄膜（WO3/Ag）。由于该复合纳米薄膜材料具有较好的表面增强拉曼效果,能够对表面捕获的细菌进行无探针半定量拉曼检测。在拉曼分析中,使用638 nm激光为激发光源时,Ag-SPR诱导WO3光催化,生成大量的活性氧物种,对细菌产生灭活作用。通过原位拉曼光谱,我们证实了光催化细菌灭活过程中,活性氧物种首先通过氧化分解破坏细菌的细胞壁,使细胞中的细胞质通过损坏的细胞壁泄漏,最终导致细菌死亡。该复合物薄膜在家用的卤钨灯照射下仍能展现出优异的抗菌活性,具有较好的应用前景。