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随着人口快速增长，全球对可再生、可持续能源的需求也不断增长。地球上存在多种可持续能源，例如太阳能、风能、水能和地热能。太阳能储量极其丰富，因而如何将其高效地转化成能被人类所利用的形式至关重要。太阳能可以被转化成电能或者以化学能的形式储藏在如氢等燃料中。与化石燃料相比，氢具有能量密度高且对环境无污染等优点。因此，利用光电化学(PEC)分解水来实现太阳能到氢能转换是一种具有广阔前景的方法。寻找合适光电极材料是实现光电解水制氢技术的一项艰巨任务。纳米结构赤铁矿(α-Fe2O3)具有化学性质稳定、自然界储量丰富、成本低且带隙(约为2.2eV)利于吸收可见光等优点，极其适合被用作光电极材料，但是由于α-Fe2O3电子结构较差载流子寿命以及扩散长度较短限制了其实际应用。本文致力于利用赤铁矿结构纳米化以及元素掺杂等方法来改善其光电化学性能。 水热合成法具有操作简单且对环境污染较小等优点。本文以乙酸铁、氢氟酸、乙酸和邻茴香胺为原料采用水热法合成出一系列形貌均一且直径在8-10nm之间不同长度的α-FeOOH纳米棒。通过改变体系中反应物配比、添加剂种类及浓度、反应时间等，探索反应条件对所得样品形貌的影响，初步探索α-FeOOH纳米棒生长机理。 本文采用形貌均一的α-FeOOH纳米棒作为前驱体合成α-Fe2O3。纳米棒α-FeOOH在有机溶剂中加热转化为单相斜方晶系赤铁矿α-Fe2O3纳米棒。选取一系列具有尺寸梯度的α-Fe2O3纳米棒，通过紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）表征对其光学性能进行研究，发现α-Fe2O3光学性能与其粒径密切相关。将α-Fe2O3纳米棒滴涂在FTO导电玻璃表面制成电极，探索了煅烧温度、时间以及不同元素如Bi、Sb、Ce、Ru等掺杂对α-Fe2O3光电解水制氢性能影响。实验结果表明α-Fe2O3电极在800℃煅烧2h后或者掺杂Ru经700℃煅烧5h后，光电流密度得到显著增强。特别是当α-Fe2O3掺杂Ru后，在0.2V vs Ag/AgCl即1.22V vs RHE处电流密度达到3mA/cm2。