随着人类社会的发展,不可再生的化石能源被大量消耗,由此带来的能源危机和环境问题不可忽视。因此,寻找和开发能够替代化石能源的新能源是当前社会发展的重中之重。太阳能在所有新能源中表现十分突出,在满足全球能源需求方面已取得巨大进展,并且还具有相当大的潜力。高效利用太阳能的一个有效的途径是通过光电化学分解水将太阳能转化为可储存的化学燃料,比如氢能。然而,在这项技术得到广泛使用之前,需要面临的最大挑战是寻找和开发稳定高效的光电极。α-Fe2O3是光电化学分解水最有希望的光电极候选材料之一,因其拥有2.2e V的合适带隙而具有良好的光学性质,能够吸收较大范围的太阳光谱（紫外光及绝大部分可见光）,其太阳能-氢能转换效率理论上可以达到16.8%。除此之外α-Fe2O3的优点还有光照下在碱性介质中的优异稳定性,储量丰富,低成本,无毒性等。然而,α-Fe2O3也有无法忽视的缺陷,包括空穴扩散长度较短（2-4 nm）,较差的载流子导电性,以及水氧化动力学缓慢。此外,α-Fe2O3的导带底部位于水的还原电位之下,因此需要外置偏压来驱动光电化学水分解反应。这些缺陷严重制约了其在光电化学水分解领域的实际应用。针对上述α-Fe2O3的缺陷,本文通过元素掺杂、表面钝化、负载析氧助催化剂等措施对其进行改性,以期提高α-Fe2O3光电化学氧化水的性能。研究内容如下:1.对α-Fe2O3前驱体Fe OOH的底部和表面先后引入Ti和Sn元素,在Fe OOH高温退火形成α-Fe2O3的同时Ti和Sn掺杂进入α-Fe2O3。随后通过简单的一步溶剂热法在Sn/Ti共掺杂的α-Fe2O3表面制备了一层超薄ZIF-67,厚度约2 nm。得到的Sn-Ti-Fe2O3/ZIF-67光阳极在1.23 V vs.RHE下光电流密度为2.00 m A cm-2,是原始α-Fe2O3的4倍。与此同时,起始电位相对于Sn-Ti-Fe2O3光阳极降低了80 m V。通过一系列的表征和分析,我们发现Sn/Ti共掺杂增加光阳极载流子密度的同时消除了部分表面陷阱。ZIF-67的负载不但有效扩大了光阳极的光响应范围,而且加速了电荷转移过程,同时ZIF-67作为高效的水氧化助催化剂能够改进半导体/电解液界面处的水氧化动力学。Sn/Ti共掺杂和ZIF-67负载的协同作用有效克服了α-Fe2O3的一些固有缺陷,使得我们制备的Sn-Ti-Fe2O3/ZIF-67光阳极拥有出色的光电化学性质。2.采用简单水热和退火法在Fe2O3表面制备了一层金红石型Ti O2,随后在Ti O2表面电沉积了一层无定型Fe Ni OOH助催化剂,得到了Fe2O3/Ti O2/Fe Ni OOH三层复合结构光阳极。该光阳极的光电流密度在1.23 V vs.RHE时达到1.78 m A cm-2,相当于原始α-Fe2O3的3.56倍。通过系统的测试和分析,我们发现Ti O2的负载既增加了光阳极的载流子密度,又使光阳极的表面态被钝化,从而大大减弱了电荷复合。Fe Ni OOH作为助催化剂加速了界面处的电荷转移过程,将光生空穴从α-Fe2O3和Ti O2的价带中抽出,使其迅速参与界面的水氧化反应,有效地改进了界面处的水氧化动力学。Ti O2和Fe Ni OOH的协同效应使得我们制备的Fe2O3/Ti O2/Fe Ni OOH三层复合结构光阳极具有出色的PEC性能。