Carbon-based nanomaterials have been widely developed into innovative antimicrobial agents due to their advantages of high surface-to-volume ratio, extremely high mechanical strength, and distinct physicochemical properties. Here, the nanocomposite of graphene oxide/graphitic carbon nitride (GO/g-C3N4), a free-metal photocatalyst, was fabricated through sonication at room temperature and its antibacterial activity against Escherichia coli (E. coli) was investigated. The 100 μg/mL GO/g-C3N4 composite was found to kill 97.9% of E. coli after 120 min visible light irradiation, which was further confirmed by fluorescent-based cell membrane integrity assay. Additionally, the holes produced by photocatalysis were confirmed by electron spin resonance (ESR) spectra and trapping experiments to participate in photocatalytic sterilization as principal active species and were further verified by transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscope (SEM) to lead to the distortion and rupture of cell membrane and finally cell death. Further photoluminescence (PL) spectra, cyclic voltammetry, photocurrent generation, and impedance spectroscopy (EIS) characterization revealed that the introduction of GO contributed to separate photogenerated electrons and prevents the electron–hole pairs of g-C3N4 from recombing to generate more h+, thus directly improving the bactericidal ability of GO/g-C3N4. Reusability assays indicated that the GO/g-C3N4 retained more than 90% of activity after four cycles of use. This study facilitates an in-depth understanding of the mechanism of visible light-driven disinfection and provides an ideal candidate sterilizing agent for treating microbial-contaminated water.

The research of carbon-based antivirals is still in its infancy, and their development into safe and effective carbon dots (CDs) with antiviral activity at multiple points in the life cycle of the virus remains to be explored. Here, we report a one-step method to apply curcumin in order to prepare of uniform and stable cationic carbon dots (CCM-CDs) with antiviral properties. The inhibitory effect of CCM-CDs on viral replication was studied by using porcine epidemic diarrhea virus (PEDV) as a coronavirus model. PEDV is applied as a coronavirus model to study the antiviral effect of as-prepared CCM-CDs on its replication. The cationic CCM-CDs treatment is found obviously to inhibit the proliferation of PEDV compared with the common CDs (EDA-CDs). The CCM-CDs treatment can change the structure of surface protein in viruses, thereby inhibiting viral entry. It can also suppresses the synthesis of negative-strand RNA of the virus, the budding of the virus, and the accumulation of reactive oxygen species by PEDV. Furthermore, CCM-CDs treatment is also found to suppress viral replication by stimulating the production of interferon-stimulating genes (ISGs) and proinflammatory cytokines. These results offer theoretical support for the development of CCM-CDs as a hopeful antiviral drug for the treatment of coronavirus infections, including PEDV.