目前,光催化制氢技术是最有前景的清洁能源生产技术之一,为太阳能转化为可再生的绿色燃料—氢能提供了一条有效途径。同时,光催化技术还可以降解废水中的有机污染物,保护环境。因此,开发性价比高、效率高、易于回收的具有特殊结构和功能的新型异质结光催化剂成为可持续发展的关键,由于碳材料具有强的电荷载流子传输能力,因而碳基光催化剂具有优良的光催化效果。目前特殊的Janus结构碳基光催化剂鲜见报道。因此,构筑Janus结构碳纳米纤维基异质结光催化剂及其性能研究,是一个有重要意义的研究课题。本论文中采用共轭电纺技术、碳化工艺和气-固相反应方法制备了三种独特的Janus结构碳纳米纤维基异质结光催化剂,并对其结构、形貌和光催化性能进行了深入探究。具体内容如下:1.采用共轭电纺技术和碳化相结合的方法制备了柔性自支撑[Ti O₂/C]//[Bi₂WO₆/C]Janus纳米纤维异质结光催化剂。该催化剂在可见光和模拟太阳光照射下分别获得了11.58和16.32 mmol·h^-1·g^-1的高析氢速率。同时,在可见光照射160 min和模拟太阳光照射140 min后,对亚甲基蓝（MB）的光降解率分别达到93.3%和97.9%。且该自支撑光催化剂具有优异的柔韧性、可回收性和循环稳定性。2.通过共轭电纺技术和碳化技术相结合的方法构筑了碳基[g-C₃N₄/C]//[Ti O₂/C]Janus纳米纤维异质结光催化剂。以甜菜碱作为发泡剂,使g-C₃N₄和Ti O₂纳米粒子较均匀地分布在Janus纳米纤维的表面,从而赋予了Janus纳米纤维优异的光催化性能。在可见光和模拟太阳光照射下分别获得了12.40和16.72 mmol·h^-1·g^-1的高析氢速率;对MB的光降解率分别达到95.1%（160 min）和98.6%（140 min）。因此,该光催化剂实现了高效析氢和降解有机污染物的双功能特性。3.以[Ti O₂/C]//[Bi₂WO₆/C]Janus纳米纤维光催化剂为基底,尿素为气相前驱体,采用气-固相反应在Janus纳米纤维表面构筑了超薄的g-C₃N₄纳米薄片。通过调节尿素的含量,可容易地控制g-C₃N₄纳米薄片在Janus纳米纤维上的密度、厚度和负载量。优化后的光催化剂在可见光和模拟太阳光照射下分别获得了13.05 mmol·h^-1·g^-1和17.48 mmol·h^-1·g^-1的高析氢速率;对MB的光降解率分别达到97.0%（120 min）和99.2%（100 min）。所构筑的三种Janus结构碳纳米纤维基光催化剂都具有良好的光催化效果,其主要来源于光吸收的扩展、异质结的形成和一维导电碳纳米纤维基质的协同作用。所取得的新成果为开发其它高效、易回收的光催化剂提供了新思路。