α-Fe₂O₃纳米材料的禁带宽度合适,具有优异的可见光吸收能力,而且其光电化学性质稳定、无毒、来源丰富、价格低廉,是一种应用前景十分光明的光电催化分解水材料。但同时,α-Fe₂O₃纳米材料的导电性差、光生空穴扩散路程短（2-4nm）、光电极表面水分子氧化反应速度缓慢,这些限制因素的存在导致其光电转化效率偏低。因此,对α-Fe₂O₃纳米材料进行修饰和改性从而提高其光电催化活性的研究已经成为了当前光电催化分解水领域的研究热点之一。本论文针对纳米α-Fe₂O₃光电极的上述缺点,探索了异质结构筑、助催化剂负载、衬底层制备等表面修饰与改性方法对其光电催化分解水性能的影响,具体的研究工作如下:（1）采用TiCl₄挥发法和HF-Ti水溶液处理法分别制备了Fe₂TiO₅包覆的纳米α-Fe₂O₃光电极,其中由HF-Ti水溶液处理方法制备的超薄Fe₂TiO₅包覆的纳米α-Fe₂O₃光电极表现出了优异的光电催化分解水性能,其在1.23 V vs.RHE偏压下的光电流密度达到了2.0 mA/cm2。利用软X射线吸收谱学技术对纳米α-Fe₂O₃光电极性能提高的机理进行研究时发现,Fe2TiO5包覆层会与内部α-Fe₂O₃纳米颗粒形成Fe2TiO5/α-Fe₂O₃异质结,而该异质结的形成则具有降低光生载流子复合、改善纳米α-Fe₂O₃光电极光电催化活性的作用。（2）通过电化学沉积方法成功地将FeNiOOH助催化剂负载在了纳米α-Fe₂O₃光电极的表面,光电化学测试结果显示FeNiOOH助催化剂可以显著地降低原始纳米α-Fe₂O₃光电极的起始电压,同时FeNiOOH助催化剂还表现出了良好的光电化学稳定性。此外,将FeNiOOH助催化剂负载于Pt修饰的纳米α-Fe₂O₃（Pt-Fe₂O₃）光电极上时,Pt-Fe₂O₃光电极的光电催化活性得到了进一步的提高,其在1.23 V vs.RHE偏压处的光电流密度达到了2.21 mA/cm2,说明FeNiOOH助催化剂具有良好的普适性。（3）通过TiCl₄的水解反应在FTO导电基底表面制备了一层很薄的TiO₂衬底层,光电化学性能测试证实负载有TiO₂衬底层的纳米α-Fe₂O₃光电极的光电催化活性明显高于原始纳米α-Fe₂O₃光电极的光电催化活性。利用高分辨透射电子显微镜、X射线光电子能谱、X射线吸收谱、电化学阻抗谱以及莫特-肖特基曲线等多种表征手段对其进行机理研究时发现,在纳米α-Fe₂O₃光电极的高温退火过程中,TiO₂衬底层中的Ti由底层的衬底层扩散至上层的纳米α-Fe₂O₃中并与之反应生成了Fe₂TiO₅,从而形成了Fe₂O₃/Fe2TiO₅复合型光电极,该复合光电极的形成具有降低纳米α-Fe₂O₃光电极光生载流子的复合几率,提高其光电催化活性的作用。