作为一类重要的光电极材料，α-Fe2O3在太阳能的光电转化方面有着潜在的应用前景。然而，研究发现，在其用作光电极材料时，低的空穴迁移率导致的光生电子空穴对的再复合造成α-Fe2O3的光电量子产率很低。为了抑制光生电子空穴对的再复合，提高α-Fe2O3的光电量子产率，我们将异质结结构引入光电极，利用异质结的内建电场来加速电子空穴对的分离，抑制其再复合。本论文主要进行了以下几方面研究：　　 1、WO3/α-Fe2O3异质结光电极的制备及光电化学表征　　 我们首次将WO3/α-Fe2O3异质结引入光电极。采用spin-coating方法在透明导电玻璃FTO(SnO2：F)衬底上制备了WO3/α-Fe2O3异质结薄膜光电极，并对该光电极进行了XRD、SEM、紫外-可见透射光谱及光电化学的表征。在相同的Xe灯照射条件下，WO3/α-Fe2O3异质结光电极的光电流及IPCE(incident photon tocurrent efficiency)值大于单一的WO3、α-Fe2O3各自的光电流及IPCE值。最后，我们还对WO3/α-Fe2O3异质结中光生载流子的迁移机制进行了解释，即α-Fe2O3中的光生电子在异质结内建电场的驱动下可以更快地与光生空穴分离，因此减小了光生载流子的复合几率。 　　 2、理论和实验的对比研究来考察异质结对α-Fe2O3中光生空穴迁移的影响　　 我们利用Castep数据包，采用密度泛函理论的自洽场近似方法(DFT-SCF)对SrTiO3及α-Fe2O3的能带结构进行了理论计算，结果表明，α-Fe2O3导带底和价带顶的载流子具有较大的有效质量，而SrTiO3导带底和价带顶的载流子具有较小的有效质量。这意味着α-Fe2O3中的光生空穴运动速率较慢，而SrTiO3中的光生空穴运动速率较快。那么，对SrTiO3/α-Fe2O3异质结光电极而言，假如内层α-Fe2O3的光生空穴可以注入到外层的SrTiO3中，从而使α-Fe2O3上迁移率较低的空穴获得较大的速率，这样就可加速α-Fe2O3上光生电子空穴对在空间上的分离，抑制了它们的再复合。实验中我们采用spin-coating方法首次在透明导电玻璃FTO(SnO2：F)衬底上制备了SrTiO3/α-Fe2O3异质结薄膜光电极，用固相烧结的方法制备了SrTiO3/α-Fe2O3复合颗粒，并分别对二者进行了光电化学和光催化降解甲醇的表征。结果表明，SrTiO3/α-Fe2O3异质结光电极的光电流及IPCE值大于单一的SrTiO3、α-Fe2O3各自的光电流及IPCE值；α-Fe2O3/SrTiO3复合颗粒优化后的可见光催化活性高于纯的Fe2O3及SrTiO3的可见光催化活性(λ>440nm)。这与理论预测的结论一致。在测试光催化活性时，Fe2O3的煅烧温度和百分含量是两个重要的因素，本实验中Fe2O3的最佳煅烧温度和百分含量分别为1100℃，30％。　　 3、采用超声喷雾热裂解(Ultrasonic spray Pyrolysis，USP)法制备α-Fe2O3光电极的初步尝试用spin-coating方法制备而得的Fe2O3光电极有一个严重的缺陷：制得的样品具有高表面态，表面复合很严重。为了进一步改进Fe2O3光电极的性能，我们跟踪瑞士Gratzel教授小组的工作，尝试性地开展了采用USP方法制备α-Fe2O3的工作。实验中，我们自行搭建了USP设备，并优化了相关的工艺参数，得到沉积温度的最佳值为460℃、沉积时间的最佳值为10 min。这个工作仍在进行之中。