本发明公开了一种高效抗菌剂及其制备方法与应用，其中，所述高效抗菌剂的制备方法如下：将氧化石墨烯粉体分散于溶剂中，加入氯化钛粉体，超声搅拌反应，使钛离子与氧化石墨烯上的羧基反应生成[～COO]4‑Ti键；加入硅烷偶联剂水解液，超声震荡反应，使硅烷偶联剂水解产生的硅醇与氧化石墨烯上的羟基反应生成Si‑O‑C键；将反应生成物进行抽滤、洗涤和冷冻干燥，得到高效抗菌剂。该高效抗菌剂中钛离子和硅烷偶联剂均以化学键的形式与氧化石墨烯结合，由此抗菌剂可通过熔融共混等式应用到各类材料中。该抗菌剂对光能的利用率高，抗菌效果显著，结合基体树脂等组分可制得高效抗菌材料，并可用于制备口罩，赋予口罩高效抗菌特性，提高了口罩的使用安全性。