光电催化水分解制氢是一种合理利用太阳能解决能源危机的潜在方法,近年来引起研究者们的广泛关注。在众多半导体材料中,Fe2O3具有合适的带隙（2.1 e V）,适宜的价带位置和在碱性溶液中极好的稳定性。但是,在光电催化水分解中它的光电流远低于理论值（12.6 m A/cm~2,AM 1.5G光照条件）,这是由于较低的电荷转移效率、严重的载流子复合速率和缓慢的水氧化动力学。为解决上述问题,本论文一方面将Fe2O3与其它阴极材料构建异质结,另一方面,采用表面改性提高氧化铁本身的光电转化效率。具体内容如下:1.采用阶梯电流沉积构建La:CuO@Fe2O3异质结。具有较高功函的La元素调整CuO的带隙结构,再与Fe2O3构建Z型p-n异质结增强电荷分离和电极稳定性。采用多种测试手段对样品的形貌、结构、光学性质、光电化学性质等进行一系列表征。研究得到的异质结结构与水分解之间的构效关系和影响因素,得到具有较高PEC性能的水分解光电阴极。2.采用水热-煅烧过程制备Fe2O3薄膜,再采用低温溶剂热法一步合成ZIF-67（CoNi）/Fe2O3复合材料,接着在Ar气氛中对复合电极进行等离子处理,形成H-ZIF-67（CoNi）/Fe2O3材料。通过一系列结构表征和性能测试发现,金属有机骨架的负载可以较大程度提高反应活性位点,等离子体处理进一步增大材料表面亲水性,从而使复合电极具有良好的光电化学性能。3.用2中制备的Fe2O3薄膜,采用电化学沉积法负载MgO层,再采用常温浸渍法原位生长CoF2助催化剂,最终获得CoF2/MgO/Fe2O3光电阳极。对样品进行一系列物理化学性质表征,并用于三电极光电化学池分解水制氢实验。发现复合材料具有优于纯Fe2O3的光电化学性能,提出了光电催化水分解制氢的可能反应机理。4.在MgO/Fe2O3光电阳极表面负载CoOx产氧助催化剂。通过水热法在MgO/Fe2O3上生长ZIF-67金属有机骨架,再在马弗炉中350度煅烧3小时,将MOF转变为CoOx。复合电极在1.23 V vs RHE下的光电流密度为0.45 m A/cm~2。实验结果表明,由金属有机骨架衍生的CoOx催化剂不仅保留了ZIF-67的大比表面积,而且可以有效改善表面态,减缓电荷复合。MgO作为中间层不仅钝化表面,且可以有效进行电荷传输。