太阳能光电催化分解水制氢技术作为解决能源危机和环境污染问题的最理想途径,其研究近年来备受各国研究人员的关注。在众多光电催化分解水材料中,氧化铁（α-Fe2O3）具有无毒、禁带宽度合适、物理化学性质稳定以及成本低等特点,被认为是一种理想的光电催化剂。但同时,氧化铁也存在着导电性差、光生电荷寿命短、载流子扩散路径短、析氧反应（Oxygen Evolution Reaction,OER）动力学速度慢的问题,从而严重制约了其光电催化分解水的性能。本论文针对纳米α-Fe2O3光电极表界面光生电荷复合严重的问题,分别开展了二维碳化钛衬底层引入、铂/磷表面协同修饰以及黑磷烯表面负载的研究,有效地改善了氧化铁光电极表界面光生电荷的动力学行为,进而显著提高了其光电催化性能。本论文的主要研究成果如下:（1）通过在FTO（氟掺杂的SnO2导电玻璃）导电基底表面沉积一层二维碳化钛衬底层,制备了二维碳化钛修饰的纳米α-Fe2O3光电极。光电化学测试结果表明,二维碳化钛衬底层的引入可以明显改善FTO导电基底/Fe2O3处界面性质,进而有效地抑制光生电荷在此界面处的复合。此外,机理研究表明在碳化钛修饰纳米α-Fe2O3光电极的过程中,高温退火会使衬底层中的Ti4+由碳化钛扩散至上层的纳米α-Fe2O3中并与之反应生成了钛酸铁（Fe2TiO5）,从而形成Fe2O3/Fe2TiO5异质结型光电极,该异质结光电极的形成能够有效地抑制α-Fe2O3体相内光生载流子的复合,从而进一步提升α-Fe2O3光电极的光电催化活性。（2）采用对铂修饰的α-Fe2O3光电极进行简单的表面磷处理的方法,制备了磷铂表面共修饰的α-Fe2O3光电极。TEM、XPS和XAS的测试结果表明,在磷处理过程中,铂原子的引入可以加速PH3和Fe2O3的反应,从而在α-Fe2O3表面形成明显的Fe PO4包覆层。在光电催化分解水反应中,该Fe PO4包覆层可自我重构为一种高效的Fe OOH助催化剂,从而为光电极表面OER的进行提供更多的活性位点。此外,研究还发现,铂原子的引入还具有增大α-Fe2O3光生载流子浓度的作用,进而可以有效地促进α-Fe2O3体相光生电荷的分离和传输,从而进一步促进其光电催化分解水的活性。（3）通过将黑磷烯负载于α-Fe2O3光电极表面,制备了黑磷烯/氧化铁异质结光电极。实验结果表明,黑磷烯和氧化铁相匹配的能级结构以及黑磷烯优异的导电性显著促进了异质结光电极表面光生电荷的分离与传输。此外,部分氧化的黑磷烯所形成的磷酸盐桥也使得黑磷烯与氧化铁的连接更为紧密,从而进一步加快了异质结中的电荷传输。得益于上述优势,黑磷烯/氧化铁异质结光电极表现出了优异的光电催化性能,其在1.23 V vs.RHE偏压下的光电流密度达到了3.02m A cm-2,远高于原始氧化铁光电极。在负载Fe NiOOH助催化剂后,其在1.23 V vs.RHE偏压下的光电流密度进一步提高到了3.81 m A cm-2。同时,由于Fe NiOOH助催化剂对黑磷烯的保护作用,黑磷烯/氧化铁异质结光电极的光电化学稳定性也得到了明显的改善。