随着化石能源的不断消耗以及温室气体的过度排放,光电分解水制氢技术近年来引起了学术界的广泛关注,而寻求高效稳定的半导体阳极材料是提高产氢效率的关键之一。α-Fe₂O₃因其优良的光学吸收特性、丰富的地球储量和化学稳定性,成为了光电分解水阳极材料的不二之选。但目前α-Fe₂O₃基光电阳极所达到的光电流密度和太阳能转换效率仍然远低于理论值,究其原因,主要是差的导电性、低的空穴电子对分离效率和较低的价带能的固有缺陷造成的。为了缓解α-Fe₂O₃的上述缺点,我们采用杂原子掺杂结合进一步表面原位处理或负载析氧助催化剂双重改性手段对α-Fe₂O₃进行修饰,从在从体相到表面综合地提高了电荷分离效率,并通过物理表征和光电化学分析揭示了光电水氧化活性提升的缘由,具体内容如下:1.体相氟掺杂结合进一步表面氟化处理构建高效的FeF_x/F-Fe₂O₃目标光电阳极及其水氧化性能研究通过从体相到表面对α-Fe₂O₃进行氟处理,构建了FeF_x/F-Fe₂O₃纳米棒阵列复合光阳极,促进了从体相到界面处的电荷分离。采用简单的水热法将氟离子引入到α-Fe₂O₃晶格中,显著地提升了α-Fe₂O₃的导电性和电荷分离效率。氟离子作为施主掺杂剂不仅极大幅度地提高了电荷载流子浓度,同时移除了部分表面电荷捕获态,提高了空穴注入效率。接着我们对氟掺杂的α-Fe₂O₃进行原位表面氟化处理,进一步抹除了部分表面电荷捕获态,同时表面富集的F-Fe键通过与水分子之间形成氢键而有效地降低了水氧化的热力学能垒,从而显著地提高了界面水氧化效率。在没有牺牲试剂的条件下,FeF_x/F-Fe₂O₃的光电流密度在1.23 V vs.RHE的电位下达到了2.41 mA cm^-2,与未改性的α-Fe₂O₃(0.75 mA cm^-2)相比提高了2.2倍。体相电荷分离效率和表面空穴注入效率分别达到了32.4%和80.3%,与原始的α-Fe₂O₃（11.5%,45.6%）相比得到了显著提升。2.氟掺杂的α-Fe₂O₃纳米棒阵列表面共形包覆CoAl-LDH:体相与表面双重改性综合提升α-Fe₂O₃的光电水氧化活性通过将无定型的钴基析氧助催化剂CoAl-LDH共形包覆到氟掺杂的α-Fe₂O₃纳米棒阵列电极表面,构建了高效的CoAl-LDH/F-Fe₂O₃复合光阳极材料。该电极在1.23 V vs.RHE的电位下光电流密度和光电转换效率（IPCE）分别达到了2.46 mA cm^-2和47.66%。通过系统的光电化学分析我们揭示了活性的来源,氟掺杂使得α-Fe₂O₃具备良好的电荷转移和分离能力,钴离子的氧化还原对在水氧化过程中改变了空穴的传输路径,降低了热力学能垒,从而提高了界面水氧化效率。同时无定型的CoAl-LDH作为空穴抽出层部分地钝化了表明电荷捕获态,有效地延缓了表面空穴电子对的复合。因此,体相杂原子掺杂结合表面助催化剂负载或原位处理的双重改性方法是一种强有力的手段来改善α-Fe₂O₃的光电水氧化性能。