光催化水分解和二氧化碳水还原是光催化的重要应用,在解决能源危机和气候变化问题上有很大的潜力。涉及复杂的四电子转移过程的水氧化在这两个过程中是一个极具挑战性的步骤甚至是决速步骤,这引起了对水氧化性能提高的密切关注。通常,需要合适的助催化剂来解决这种动力学缓慢的问题,并且研究者已经做出了很多努力。氧化钌和氧化铱是其中具有代表性的析氧助催化剂。然而,它们的使用受到高成本的限制,且助催化剂效果一般,这使得它们远不能够满足实际应用的要求。所以,开发新型的和非贵重金属元素基出氧助催化剂,将是获得高活性水氧化复合材料的关键。Co,Ni,Fe基氧化物/（氧）氢氧化物是几种廉价高效的水氧化助催化剂。然而,Fe基水氧化助催化剂的开发面临的困境是纯FeOOH对电荷载流子的传导性比较低。伴随着二维（2D）材料的发现及发展,人们对它的性质有了更多的认识。2D纳米片材料,具有超薄厚度,可以加快对电荷载流子的传导;具有最大数量的活性表面,是一种能够提供大量活性位点的结构材料。同时,二维材料的超薄特性和限域效应会导致明显的晶格畸变及低配位的表面原子（存在很多悬挂键）存在,这些材料特性有利于实现高效催化过程。本工作通过自下而上的方法合成富含氧空位（Vo）的2D超薄FeOOH纳米片（FeOOH NSs）材料,AFM测试表明纳米片的厚度为1.8 nm左右,相当于四个原子层厚度。作为对比,我们同时合成了FeOOH准二维材料（FeOOH q-NSs）和FeOOH体相材料（FeOOH bulk）。通过静电吸附法将FeOOH NSs助催化剂与BiVO₄复合,HR-TEM表明FeOOH NSs和BiVO₄有紧密的界面接触。与BiVO₄相比,FeOOH NSs/BiVO₄复合材料在光催化/光电化学水氧化中活性分别提高了2倍和9倍。FeOOH NSs在光催化Rh B降解中也体现出了显著地助催化效应,使反应表观速率常数提高8倍左右。接下来,我们通过一系列表征对光催化活性提高的机理进行了探究。PL和EIS研究表明FeOOH NSs有效的促进了载流子分离和转移;XPS、ESR和EXAFS表征显示FeOOH NSs中含有大量Vo缺陷;我们通过氧化处理对比实验建立了Vo缺陷与活性之间的联系;进一步,DFT计算结果表明FeOOH NSs中Vo促进了对水分子的吸附,这可能是反应的表观活化能降低90%以上的重要原因。综上可知,高效的载流子分离和转移效率,Vo的存在促进的水分子的吸附以及降低的表观活化能对光催化活性的提高至关重要。