随着人类社会的快速发展,能源短缺和环境污染问题日趋严重,因此,发展绿色清洁能源技术显得尤为重要。氢能燃烧值高、燃烧的产物可循环利用,是一种清洁能源,而光电分解水将可再生的太阳能直接转化为氢能,是制氢的一种理想途径。在过去的40多年里,人们一直致力于开发高效、廉价且稳定的光电极材料。其中,α-Fe203因其有合适的带隙,无毒、廉价且具有良好的化学稳定性而备受关注。本论文主要针对体相α-Fe203导电性差、比表面积小等问题,通过离子掺杂和快速热处理等手段来改善其导电性、光吸收和浸润等特性,从而提高α-Fe203光电分解水性能。具体工作如下:(1)以NaF、TiOC12和FeC13为前驱物,通过低温水热在F掺杂Sn02导电玻璃基底上生长出FeOOH薄膜,而后经高温热处理得到Ti掺杂α-Fe203光阳极。同时利用EDX、SEM、TEM等手段对电极的组成、形貌、结构以及光电分解水性能进行详细表征。研究结果表明,在NaF存在下所制备的Ti掺杂α-Fe203表现出良好的光电分解水性能,这主要归功于该电极的多孔结构、良好的导电性和快速的电荷传输。(2)以石墨为微波吸收剂,利用微波辅助热处理FeOOH薄膜得到蠕虫网状结构的α-Fe203光电极。研究结果表明,电极的网状结构不仅能够减少入射光的反射,增强其对光的利用率,同时,表面积的增加为反应提供了更多的活性位点,从而提高了电极的光电化学分解水制氢性能,在340 nm光辐照下,其IPCE值达到了 51%(电位为1.23 V s.RHE)。本论文的创新点在于:(1)利用氟离子易与过渡金属离子配合形成稳定的复合物来调控Fe3+和Ti4+的水解速率,实现Ti在α-Fe2O3电极中的有效掺杂并均匀分布。(2)利用微波快速热处理的方法,避免了常规热处理中由于粒子缓慢生长而发生的团聚和纳米结构坍塌的现象,实现FeOOH向α-Fe203的快速转化,从而得到高性能α-Fe2O3光电极。