光电化学（PEC）水分解因其可以产出清洁可再生的氢能来解决即将到来的能源危机而引起了人们的高度关注。然而,PEC水分解仍然面临诸多挑战,其中最大的问题就是构建一种拥有高效电荷分离和高表面反应性的光阳极。在各种半导体中,氧化铁（Fe₂O₃）由于其来源丰富,光化学稳定性高,无毒性和适当的带隙（1.9-2.2 eV）,是最有前景的光阳极材料之一。然而,纳米Fe₂O₃的PEC性能受到其固有缺陷的限制,包括导电性差,电荷复合速率快和低的氧化反应动力学。因此,为了提高Fe₂O₃的PEC性能人们做了许多努力,如元素掺杂,形态控制,表面改性和构建异质结结构等。本论文从元素掺杂和表面修饰两方面对Fe₂O₃进行了改性研究,并对改性前后的光阳极材料进行表征,从而确定其光电性能提升原因,为设计和制备高效的光阳极材料提供理论和实验上的依据。本论文的主要研究内容如下:1.MnO₂修饰的P掺杂的Fe₂O₃光阳极材料的制备及其光电化学性能研究。采用水热和煅烧的方法在导电玻璃（FTO）表面生长了Fe₂O₃纳米棒阵列。通过简单浸渍的方法在Fe₂O₃体相内引入磷掺杂,再通过浸渍退火的方法在P掺杂Fe₂O₃的表面修饰一层MnO₂助催化剂,并考察了其光电化学性能。光电化学测试结果表明,P掺杂可以增强光阳极的载流子密度(从3.44×10¹⁹cm^-3提高到9.09×10¹⁹cm^-3),MnO₂助催化剂修饰可以促进表面电荷分离,MnO₂/P:Fe₂O₃的光电流密度在相对于可逆氢电势1.23 V时达到1.65 mA·cm^-2,比原始Fe₂O₃提升了四倍左右(0.35 mA·cm^-2)。掺杂和修饰后Fe₂O₃光阳极材料的载流子密度密度和电荷分离效率都得到了大幅度地提升,阻抗明显下降。2.FeO_1-xOH修饰的P掺杂的Fe₂O₃光阳极材料的制备及其光电化学性能研究。采用水热和煅烧的方法在导电玻璃（FTO）表面生长了Fe₂O₃纳米棒阵列。通过浸渍的方法在Fe₂O₃体相内引入了磷掺杂,显著地提升了导电性;然后通过浸渍的方法在P掺杂Fe₂O₃的表面沉积了一层FeO_1-xOH助催化剂,增强了其氧化反应动力学。FeO_1-xOH/P:Fe₂O₃的光电流密度在相对于可逆氢电势1.23 V时达到2.10 mA·cm^-2,比原始Fe₂O₃提升了四倍多(0.43 mA·cm^-2)。研究表明,在FeO_1-xOH助催化剂中,Fe²⁺起主要作用。在PEC水氧化过程中,Fe²⁺被光生空穴氧化成Fe³⁺,Fe³⁺可以更快速地氧化水,本身被还原成Fe²⁺。不仅显著地增强了氧化反应动力学,还有效地促进了电荷分离。