随着社会高速发展,人们对能源的需求也在日益增长。传统能源不可再生及其带来的环境问题,使得发展可再生能源成为未来趋势,其中太阳能制氢和燃料电池技术是新型能源转化利用的重要技术。这些能源转化技术的核心是高效催化剂的研发。实用性催化剂需要高稳定性、高活性、低成本等特点,其中铁基氧化物以其良好的可见光吸收、化学催化活性以及廉价的成本等优势受到人们的广泛关注。本文通过对铁基氧化物的结构调控和改性,探讨其在光、电催化方面的应用潜力。论文的主要成果包括:1)采用水热法合成了结构可控的氧化铁纳米棒阵列,研究发现氧化铁受导电性差、载流子寿命短等因素限制,光电催化分解水性能较差。本工作发展了分次内、外掺杂方法实现了两种异质元素Sn,Co元素对氧化铁纳米棒的共掺杂,光电催化性能测试表明,光电流密度由0.31 mA/cm²提升到1.25 mA/cm²,同是抑制了Sn掺杂导致的过电位增加。通过电化学表征表明Sn的掺杂大幅度提高了载流子浓度,Co掺杂有效增强了其表面催化活性,二者的共同作用使得其光催化性能显著提升。2)采用有机相水热法制备了铁基尖晶石纳米颗粒廉价金属氧化物作为电催化剂,用于研究燃料电池氧还原反应的电催化性能。研究了铁基尖晶石氧化物半波电位、起始电位和反应机理。利用原子层沉积方法对催化剂进行少量Pt负载,半波电位和起始电位分别提升了181和193 mV。对Fe位进行过渡金属替换,通过对比我们发现MnFe₂O₄表现出最优的氧还原性能。本文研究表明对铁基氧化物进行掺杂改性和表面修饰,可以有效提升其光、电催化性能的,在光电催化制氢和燃料电池领域有巨大的应用潜力。