氢气是一种非常具有前景的新型能源,它热值高,无污染,来源广泛。光电化学池可以将太阳能以氢气的形式储存起来,其中制备廉价稳定的催化剂是重点。α-Fe₂O₃具有合适的带隙（².1eV）,较高的理论光电转化效率,优异的化学稳定性而且廉价易得,是非常有发展潜力的光电材料;但α-Fe₂O₃材料导电性差,光生电子-空穴扩散长度短,导致光生载流子容易复合及析氧电位高等,严重阻碍了其应用发展。本文主要采用离子掺杂、表面负载OER催化剂来克服上述缺点,提升其光电化学（PEC）性能。本论文主要采用水热法制备α-Fe₂O₃,然后通过在α-Fe₂O₃上负载助催化剂来实现表面改性,利用Raman、SEM、TEM、UV、XPS等手段进行物理表征,运用LSV、IPCE、EIS以及莫特-肖特基曲线等光电化学测试研究了其光电催化性能,并阐释了催化剂之间的构效关系和作用机理。具体分为以下四个部分:（1）通过溶胶-凝胶法制备了钴铁磷酸盐（CoFePi）超薄纳米层修饰Ti掺杂α-Fe₂O₃光阳极纳米阵列,显著提高了体相和表面电荷的分离效率以及钝化表面状态以提高PEC水氧化活性。在1M KOH中,CoFePi纳米层与Ti-Fe₂O₃光阳极的协同作用使得在1.23V_RHE下产生的光电流密度达1.75 mA/cm²,相比纯α-Fe₂O₃光阳极提高了3倍。结果表明,Ti-Fe₂O₃/CoFePi光阳极在PEC水氧化制氢方面具有广阔的应用前景。（2）通过在Ti掺杂α-Fe₂O₃纳米阵列表面构建合适的化学反应,在Ti-Fe₂O₃表面形成钴铁硼酸盐（CoFeBi）纳米层的同时形成大量氧空缺,研究了化学还原处理后光阳极的光电化学性质,结果表明:氧空缺的产生极大程度地减少了表面复合,降低开口电压以及改善了电荷传输效率。CoFeBi的负载提高了界面的水氧化动力学,使光阳极在1.23 V_RHE下0.1 M KOH中可以获得1.82 mA/cm²的光电流密度。（3）在Ti掺杂的α-Fe₂O₃纳米阵列上修饰超薄磷酸根离子（Pi）纳米层。Ti-Fe₂O₃/Pi光阳极在0.1M KOH溶液中,1.23 V_RHE下光电流密度达到1.56 mA/cm²,比Ti-Fe₂O₃（0.92 mA/cm²）和纯α-Fe₂O₃（0.5mA/cm²）显著提高。经过光电化学分析表明,超薄Pi纳米层可以钝化Ti-Fe₂O₃表面,抑制电荷复合,提高光生电压,降低起始电位,而且通过促进表面电荷的注入效率,改善表面水氧化动力学,增强光电流。（4）利用浸渍-退火的方法在α-Fe₂O₃纳米阵列表面形成Fe_2-xB_xO₃纳米层。通过光电化学研究表明:Fe_2-xB_xO₃增强了表面水氧化动力学,降低表面复合,提高电荷的界面注入效率,极大提升了α-Fe₂O₃光阳极的PEC活性,在1M KOH溶液中,1.23 V_RHE下光电流密度达到1.25 mA/cm²。此外,通过掺杂B元素改善α-Fe₂O₃体相电荷分离效率,增加导电性,同样测试条件下光电流密度达到1.0 mA/cm²。