Janus纳米粒子是近十年来逐步发展起来的一种具有非对称结构的纳米粒子,其非对称结构使得其在空间结构和物理化学性质的各向异性,表现出各向同性材料所不具有的优异性能,在半导体、催化和生物医药等领域表现出优于普通纳米材料的特性。石墨烯作为一种近年来兴起的二维碳纳米材料,具有优异的光电学性质,在材料,能源及生物医药等领域有着广泛的应用前景。传统制备Janus石墨烯纳米片的方法是通过对氧化石墨烯片层上下面进行化学接枝改性从而得到上下表面不同官能团修饰的Janus石墨烯纳米片。本文通过对边缘部分氧化的石墨进行简单的超声处理,制备了一种沿片层平面方向具有不对称氧化程度的新型Janus氧化石墨烯纳米片。并运用AFM及拉曼成像技术系统地表征了该新型Janus氧化石墨烯的表面不对称化学结构,并考查了其独特的界面自组装行为以及其在纳滤膜、杂化水凝胶材料中的应用,主要研究内容分为以下三个部分:第一部分工作是新型Janus氧化石墨烯纳米片（JGO）的制备与表征。该部分工作将部分插层氧化石墨和强超声剥离相结合,成功制备得到了JGO。与传统的非对称化学修饰相比,JGO的制备和结构调控同时进行,有效地避免了改性过程中片层的再堆积。通过对JGO纳米片的化学成分、形貌和结构性质的表征,证实了其表面化学性质的不对称性,即在JGO纳米片上存在氧化程度明显不同的区域。由于其独特的两亲性,制备的JGO粒子具有Pickering乳化效应,对乳化的油水界面具有良好的稳定性。此外,我们首次观察到JGO在油/水界面形成了类睫毛状的具有重直取向的液晶排列。第二部分工作研究了GO氧化程度对其纳滤膜过滤性能的影响。该工作在第一部分工作基础上通过调控高锰酸钾的用量制备了一系列低氧化程度的GO,并通过真空抽滤的方式制备了它们各自的薄膜。结果显示,相比于传统GO纳滤膜,低氧化度GO膜显示出高通量(53.4 Lm^-2h^-1bar^-1)和染料截留率（>99%）。传统的GO通过真空抽滤有序自组装形成了层状结构规整的GO膜,但是由于其较小的层间距从而导致较低的水通量。而其他较低氧化度的GO片层在真空抽滤过程中无序自组装排列,从而得到了具有错乱层状结构的GO纳滤膜,因而显示出高的通量和染料截留率。第三部分工作是制备JGO/纤维素/CMC水凝胶。该部分工作通过将双亲性的JGO刚性粒子加入纤维素/CMC凝胶,以此来提高纯纤维素凝胶的机械性能。我们发现JGO与碱尿素纤维素水溶液体系有很好的相容性。机械性能数据显示,JGO的加入对纯纤维素水凝胶的压缩强度有很大提高,同时杂化凝胶表现出很好的压缩回弹性能。纯纤维素水凝胶密集的氢键交联网络使得水分子短时间内难以进入,因此在水下几乎无明显变化。JGO的加入降低原有水凝胶的交联网络密度,使得水分子更易进入,从而复合水凝胶在宏观上表现为快速地自解缠结行为。