利用光能驱动的光催化反应净化水质以及利用光/电能催化还原氮气制备氨（固氮）,已经成为一种低能耗、低污染且高效解决环境污染问题的有效方式。设计高效的催化剂成为光/电催化反应的关键问题。作为多元金属组分的半导体催化剂,钒酸铋具有晶体、能带结构独特以及化学稳定性优异等特点,是目前最被广泛研究的光催化材料之一。本论文利用静电纺丝法设计具有中空结构、异质结结构和同质结结构的钒酸铋及钒酸铋基复合物,深入研究其中空结构、能带错配等对光催化性能的影响和构效关系。此外,设计具有无定形纳米结构的钒酸铋和氮化碳聚合物,深入研究其缺陷结构对光催化Cr（VI）还原和电催化固氮性能的影响。通过使用有机盐诱导形成盐梯度制备介孔BiVO₄纳米管,所制备的介孔BiVO₄纳米管具有大的比表面积。使用无机盐制备BiVO₄纳米纤维,通过调控烧结过程的升温速率确定了纳米管的形成机制。改变盐物料的比例、组成及投放量均可以得到纳米管结构,表明该盐梯度机理具有一定的普适性。具有纳米管结构的BiVO₄光吸收能力显著增强,这是由于纳米管结构会使入射光发生多次镜面反射所致。对制备的催化剂进行光催化还原Cr（VI）性能测试,结果表明具有介孔纳米管结构的BiVO₄纳米管表现出更优的催化性能,这可以归因于介孔BiVO₄纳米管的高比表面积和增强的光吸收能力。采用调控静电纺丝过程中的溶剂与反应原料的比例设计制备Bi₂O₃量子点（quantum dots,QDs）修饰的BiVO₄异质结纳米纤维与Bi₄V₂O₁₁纳米晶内嵌的BiVO₄异质结纳米纤维。Bi₂O₃ QDs修饰以及Bi₄V₂O₁₁纳米晶内嵌均可实现纳米异质结的构筑。深入探讨Bi₂O₃ QDs修饰以及Bi₄V₂O₁₁纳米晶内嵌的形成机理。Bi₂O₃ QDs修饰及Bi₄V₂O₁₁纳米晶内嵌可以有效地促进界面电荷传输,实现光生电子和空穴的快速分离。所得Bi₂O₃ QDs/BiVO₄与BiVO₄/Bi₄V₂O₁₁异质结纳米纤维在可见光光照下均表现出较强的RhB降解能力。通过控制静电纺丝纤维烧结过程中的烧结气氛和温度分别得到Bi⁵⁺自掺杂的Bi₄V₂O₁₁ p-n同质结和α-βBi₄V₂O₁₁同质结（相结）。在氧气充足的条件下可以得到Bi⁵⁺自掺杂的Bi₄V₂O₁₁ p-n同质结光催化剂。此外,氧气充足条件下可以诱导纳米纤维前驱体的核层盐向外层迁移,从而得到中空纳米纤维。在合适的烧结温度下可以获得α-βBi₄V₂O₁₁同质结光催化剂。所制备的Bi₄V₂O₁₁基同质结光催化剂相对于单相的样品具有更强的界面光生载流子分离能力。在可见光下,Bi⁵⁺自掺杂的Bi₄V₂O₁₁ p-n同质结光催化剂和α-βBi₄V₂O₁₁相结光催化剂展示出优异的光催化Cr（VI）还原活性。α-βBi₄V₂O₁₁相结光催化剂同时展现出优异的光催化固氮性能。通过使用溶解度不同的盐诱导产生部分盐梯度效应,利用该效应设计制备具有无定形结构的Bi₄V₂O₁₁/CeO₂异质结纳米管催化剂。无定形化的Bi₄V₂O₁₁含有多重缺陷结构,使得Bi₄V₂O₁₁/CeO₂异质结纳米管催化剂具有很强的光生载流子分离能力,并展示出较快的光催化还原Cr（VI）速率。此外,多重缺陷结构可以赋予催化剂更多的氮吸附位点,因而含无定形纳米结构的Bi₄V₂O₁₁/CeO₂催化剂展现出更强的电催化固氮性能。将无定形化改性手段应用于氮化碳聚合物时,可以使其具有氮空位缺陷。具有氮空位缺陷的催化剂光吸收与载流子传输能力更强,其光催化还原Cr（VI）性能显著提升。此外,氮空位缺陷可以作为氮气的吸附与活化位点,因而具有无定形纳米结构的氮化碳聚合物表现出较强的电催化氮还原性能。