光电化学分解水技术利用太阳的能量分解水制备氢气,是一种将可再生的清洁能源转变成化学能的形式存储起来的新型制氢方法,是目前解决全球环境污染与能源危机的理想方法之一。氧化铁（α-Fe2O3）具有光学带隙合适（2.0-2.2eV）、理论制氢效率高（15.5%）、稳定性好等优点,成为光电化学分解水领域中极具前景的半导体光电极材料。然而氧化铁本身存在诸多不足,严重限制了实际光电转化效率,使其远低于理论制氢效率,如导电性差、载流子寿命短、迁移率低、表面氧析出反应动力学缓慢等。制备纳米结构、形成P-N异质结、添加表面钝化层、掺杂元素等可以提高氧化铁的光电转化效率。其中,Sn、Ti掺杂被报道能有效提高氧化铁的光电转化效率。但是,掺杂提高性能的机理研究还尚未有明确的解释。目前文献更多关注于Sn、Ti掺杂对氧化铁的光学吸收、导电性、载流子复合等的影响,而忽视了 Sn、Ti掺杂对氧化铁与电解液界面处的表面态的影响。针对目前Sn、Ti掺杂对氧化铁光电化学性能影响的争议,本文利用紫外-可见光谱（UV-Visible）、X射线光电子能谱（XPS）、X射线吸收谱（XAS）、电化学阻抗谱（EIS）、光电化学测试等表征手段从机理方面揭示了 Sn、Ti掺杂对氧化铁光电化学性能、电子结构和表面态的影响。具体研究工作如下:（1）利用溶胶凝胶法制备了不同Sn、Ti掺杂浓度（0、0.5%、1%、5%）的氧化铁薄膜作为光电极。得到0.5%Sn、Ti掺杂使氧化铁的光电流密度明显提高。这是由于Sn、Ti掺杂增加了氧化铁与电解液界面的能带弯曲,加速了空间电荷层的电荷分离。但当掺杂浓度大于0.5%,Sn掺杂的光电流密度逐渐下降,Ti掺杂的光电流密度逐渐上升。这种不同的变化趋势是因为Sn、Ti掺杂改变了氧化铁与电解液界面的电荷转移效率。XPS和OK-edge光谱研究表明,Sn、Ti掺杂逐渐使氧化铁的费米能级（EF）向靠近导带底（CBM）的位置移动,这与在n型半导体中引入更多的电子使电子分布态向CBM移动的趋势一致。（2）利用EIS技术对由Sn、Ti不同掺杂浓度引起氧化铁光电化学性能不同的变化趋势进行了探究。结果表明,随着掺杂元素的引入,氧化铁光电极在参与水分解的过程中会在界面0.9-1.1 V vs.RHE的电压范围内引入更多的表面态;且表面态在氧化铁半导体与电解液接触界面之间的带隙位置是可以调节的,当表面态和水的氧化态电势重叠越大时,界面处的空穴越容易转移,即水氧化的速率会更高。这也是Sn、Ti掺杂导致氧化铁光电化学性能发生差异的根本原因。