光电化学分解水体系是提供新型清洁能源的一条重要途径。掺杂的窄带隙半导体光阳极既具有较高的太阳光利用率,又能获得较好的电荷传输特性。但掺杂的有效性问题一直是制约光阳极光电化学性能的重要因素。高温退火可以使杂质原子发生更有效的替位,但是长时间的高温退火会对衬底造成破坏。针对以上问题,本文以钛掺杂氧化铁（Ti:Fe₂O₃）作为光阳极,进行高温快速退火处理,研究了高温快速退火对掺杂Ti原子的激活作用以及对Ti:Fe₂O₃光阳极的光电化学分解水性能的提升作用。具体研究内容如下:1.采用不同浓度（0%-10 a.t.%）的钛掺杂氧化铁（Ti:Fe₂O₃）作为光阳极,分别进行传统马弗炉500℃与高温快速退火炉700℃退火处理。测试结果表明,与传统退火方法相比,高温快速退火更加有效地激活了Fe₂O₃光阳极中掺杂的Ti,使Ti更有效地替位掺杂到Fe₂O₃晶格中:显著提高了载流子浓度、电导率以及电荷界面转移性能,得到了较大的光电流。其中,5%-Ti:Fe₂O₃-700的载流子浓度达到1.353×10¹⁹ cm^-3,光电流达到了0.91mA/cm²（1.23 V vs.RHE）,分别为5%-Ti:Fe₂O₃-500样品的19.33倍、6倍。针对样品产氧动力学不足的问题,通过表面修饰Co-Pi作为助催化剂。结果表明:Co-Pi的修饰使开启电压和平带电位明显负移。2.采用激光退火的方式对5%-Ti:Fe₂O₃样品进行处理,通过调节脉冲激光的波长,激光脉冲能量和激光脉冲次数优化实验条件。结果表明:对于钛掺杂氧化铁光阳极,激光波长为450 nm、激光脉冲能量为15 mJ、脉冲次数为20次时,得到最优的光电化学性能:激光退火后样品的光电流为0.486 mA/cm²（1.23 V vs.RHE）,载流子浓度为1.29×10¹⁹ cm^-3,分别是未退火样品的1.83倍和10.07倍,说明激光退火能够有效激活掺杂钛,提高样品的载流子浓度。而且电化学阻抗和电荷转移效率测试表明,激光退火同时提高了5%-Ti:Fe₂O₃的电荷传输和电荷转移能力。