随着现代社会的发展,对能源的需求越来越大。目前我国主要依靠化石能源,化石能源储量非常有限,温室效应严重。为了实现可持续发展,我们必须探索和开发替代能源,以取代传统的化石能源。目前公认的替代能源有太阳能、风能、核能等。其中,太阳能具有储量丰富、分布广、成本低、使用方便等优点,越来越受到相关研究人员的重视。光电化学（PEC）水分解是一种有效的太阳能收集方法,并进一步以氢气的形式储存。氢不仅可以作为清洁能源来满足我们的需要,而且还可以作为各种化学工业的重要原料,如化肥生产、石油炼制等。然而,自然界中氢的储量非常低,而且其密度非常小,很难直接从自然界中获得。通常氢气是通过化石燃料的分解和重整以及电化学水分解得到的,然而,它可以通过PEC水分解产生。近年来,半导体材料在光催化领域被认为是可行的,制备高效的PEC水分解半导体材料是目前的研究热点。在PEC分解水系统中,制备高性能的光阳极半导体是必不可少的。现已研究出了使用一系列过渡金属氧化物,如二氧化钛、氧化锌、氧化铁等作为PEC阳极材料。然而,二氧化钛、氧化锌等宽禁带半导体注定无法满足PEC水分解光转换效率的要求,因此,越来越多的研究人员将他们的研究目标缩小到具有更合适能带间隙的半导体材料。赤铁矿（α-Fe₂O₃）因其合适的带隙而受到越来越多的关注。而作为光阳极的α-Fe₂O₃本身也存在着导电性能差、水氧化动力学慢等严重缺陷。因此,本工作设计并进行了实验,制备了具有较高PEC水分解效率的α-Fe₂O₃光阳极。1、利用钛掺杂赤铁矿光阳极的制备及光电化学实验理解钛掺杂后的电化学活性面积扩大和快速空穴转移行为掺杂是一类常用于提高α-Fe₂O₃光阳极的光电解水性能的方式。在众多的掺杂元素中,Ti是一类常用的掺杂剂。在已发表文献中,Ti掺杂α-Fe₂O₃光阳极表现出的优异的水氧化性能,常被主要认为是其明显改善的导电能力,减少电荷在向电极表面运动过程中的电荷复合。然而,甚少有人就其电极表面积改变和电荷传递性能影响展开进一步研究。基于以上讨论,我们在向Fe₂O₃前驱液中引入Ti杂元素后,基于化学浴沉积法沉积的方法,制得Ti:Fe₂O₃光阳极,并进行了光电化学测试,发现其光电解水能力有明显的提升。进一步地,在对其进行双电层电容分析和强度调制电流谱图分析后,发现α-Fe₂O₃光阳极的电化学活性面积明显增大,同时其表面状态更适合进行电荷传递。这两者在更高的水氧化表现性能中将更适合进行水氧化反应。2、通过Co-B修饰改善α-Fe₂O₃光阳极的光电解水性能在掺杂之外,表面修饰也是提升α-Fe₂O₃光阳极光电解水性能的常用手段。最近有不少有关各类过渡金属硼化物修饰α-Fe₂O₃光阳极的报导出现,并引起了越来越多的研究者的兴趣。这过渡金属硼化物在沉积于α-Fe₂O₃光阳极后总能引起其水氧化能力的极大提升,但具体机理仍没有详细报导。基于此,我们通过简单的浸渍法成功地制得了Co-B修饰的α-Fe₂O₃光阳极,并检测了其各项物理和电化学性能。结果表明Co-B能明显提升α-Fe₂O₃光阳极的水氧化性能。在对其进行进一步的研究后,发现Co-B修饰不仅能提升α-Fe₂O₃光阳极的电荷分离效率,还将改善其表面进行水氧化性能。在这两者的共同作用下,Co-B修饰的α-Fe₂O₃光阳极将表现出极大地改善了光电解水性能。