光电化学水分解能将来自于太阳的电磁能转换为可储存的化学能。由于赤铁矿(α-Fe2O3)具有明显的可见光吸收,优良的水相稳定性和丰富的来源,已被作为光电极材料应用于光电化学水分解的研究。但是,其弱的光电子性质会导致低的光吸收效率和大的水氧化过电势,从而阻碍了α-Fe2O3作为光阳极的应用。近期,先进的界面工艺和纳米技术的发展为解决这些问题提供了新途径。本文旨在利用纳米结构α-Fe2O3构建高光活性的光电极,以及发展提高纳米结构α-Fe2O3光电极光电化学性能的新方法。　　 首先,为了探讨晶型对纳米结构半导体金属氧化物光电化学性能的影响,我们选取了TiO2纳米棒作为研究对象。本文采用水热法制备了金红石型的TiO2纳米棒阵列,考察了其光电化学性能。结果表明相对于锐钛矿型TiO2纳米棒,金红石型的TiO2纳米棒具有较高的供体密度,因而具有高的光氢转换效率。然后,为了考察纳米结构TiO2和α-Fe2O3薄膜光电极对可见光(>420 nm)的利用率,我们比较了它们在可见光辐照下光电响应,结果表明纳米结构α-Fe2O3薄膜在可见光区具有较高的光活性。　　 接下来,我们利用纳米结构α-Fe2O3内部性质,发展了一种新的提高α-Fe2O3光电化学性能的方法。我们发现向α-Fe2O3中引入晶格缺陷,能有效地降低纳米结构α-Fe2O3平带电势和提高其电荷转移速率,从而增强了光吸收,并最终增强了光电响应。晶格缺陷的纳米结构α-Fe2O3薄膜电极在1.6 V vs.RHE处光电流密度达到了1.2,是非晶格缺陷电极的1.5倍。该结果表明通过精细地调控纳米结构α-Fe2O3内部结构性质可实现增强的产氢效果。　　 最后,为了将各相同性的α-Fe2O3纳米立方块应用于光电化学水分解,我们首次制备了α-Fe2O3纳米立方块薄膜电极,并考察其光电响应。我们发现α-Fe2O3纳米立方块薄膜电极具有可观的光电流密度。并且通过Co修饰电极表面,进一步降低了电极的光电流起始电势和提高了光电流密度。为自组装α-Fe2O3纳米立方块薄膜的光电化学水分解应用提供了可能性。