n型半导体材料氧化铁（α-Fe₂O₃）是光解水制氢领域的热点材料之一。它除了具有适宜的禁带宽度（².2 eV）外,还具有价格低廉、在水溶液中稳定性好等优点。同时α-Fe₂O₃的理论光电流高达12.6 mA/cm2,因此α-Fe₂O₃在光解水制氢领域极具研究价值。但在实际应用中,因为导电性差、空穴扩散距离短等缺点,α-Fe₂O₃的光解水性能远低于人们的预期。因此探索如何通过形貌控制、掺杂和表面修饰等方法对α-Fe₂O₃光电极进行优化进而提高其光解水性能,在当前能源和环境问题日益严峻的背景下具有重要的意义。本文通过数种方法在氟掺杂的二氧化锡（FTO）导电玻璃上制备了纳米结构的α-Fe₂O₃薄膜,同时对其光解水制氢性能进行了系统地研究,具体内容如下:1.使用水热法在FTO基底上生长前驱体,并通过热处理制备了α-Fe₂O₃纳米结构薄膜。通过调节添加剂的种类,实现了对α-Fe₂O₃微观结构形貌的控制,分别获得了短棱柱、纳米棒和多面体颗粒的α-Fe₂O₃纳米结构薄膜。其中短棱柱和纳米棒为沿[110]晶向垂直生长在FTO衬底上的单晶,而多面体则是由更小的各向同性的纳米颗粒堆积而成。以这些纳米结构薄膜为光阳极进行可见光驱动下的光解水研究表明,α-Fe₂O₃纳米棒薄膜的性能明显优于另外两种。XRD、SEM、电化学阻抗图谱分析表明α-Fe₂O₃纳米棒具有直径较小、多孔、垂直衬底并沿[110]晶向择优生长及施主浓度高的特点,这些特点使其光解水性能得到明显提高。2.通过简单、温和的方法在FTO衬底上制备了W-掺杂α-Fe₂O₃多孔短棱柱纳米结构薄膜。可见光驱动下的光解水实验证明,W-掺杂α-Fe₂O₃多孔短棱柱纳米结构电极具有明显高于α-Fe₂O₃的性质。例如,在1.60 V vs.RHE电位下,光电流密度达到1.1mA/cm2。同时,其光响应范围从紫外一直延伸到600 nm。稳定性实验表明,电极在0.1mol/L的NaOH电解液中长时间运行,其光电流几乎没有下降,表现了良好的稳定性。3.通过晶种法在FTO导电玻璃上制备了α-Fe₂O₃纳米结构薄膜。实验探究了热处理温度和晶种层厚度对α-Fe₂O₃光电极光解水性质的影响。线性伏安测试表明α-Fe₂O₃光电极的光解水性能与晶种层密切相关。晶种层经过500℃热处理处理的α-Fe₂O₃光电极的光解水性质最为优良。α-Fe₂O₃光电极的光电流在1.60 V vs.RHE处达到了0.63mA/cm2。