투명전극 기판; 및상기 투명전극 기판 상에 형성되고, 복수개의 로드(rod) 형상의 헤마타이트(hematite)를 포함하는 헤마타이트 층;을 포함하고,상기 헤마타이트가 인(P) 및 티타늄(Ti)으로 도핑되어 있고, 평균 직경 10 nm 내지 30 nm의 기공을 복수개 포함하는 메조 다공성(meso-porous) 구조를 갖고, 상기 헤마타이트가 3 m2/g 내지 22 m2/g의 비표면적(Brunauer-Emmett-Teller, BET)을 갖고,상기 인(P)의 도핑량이 상기 헤마타이트 표면에서 Fe 대비 0.03 원자비 내지 0.2 원자비(%)인, 포토애노드(photoanode).

제 1 항에 있어서,상기 헤마타이트가 100 nm 내지 600 nm의 평균 길이 및 50 nm 내지 150 nm의 평균 직경을 갖는, 포토애노드.

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제 1 항에 있어서,상기 헤마타이트가 그 표면을 둘러싸는 쉘 형태의 조촉매층을 추가로 포함하는, 포토애노드.

제 5 항에 있어서,상기 조촉매가 NiFeOx(이때, x는 1 내지 4 이다), FeOOH, 티타늄으로 도핑된 FeOOH 및 Co-Pi(cobalt-phosphate water oxidation catalyst)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 포토애노드.

제 1 항에 있어서,상기 투명전극 기판이 FTO(fluorine tin oxide), ZnO(zinc oxide), ITO(indium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZO(indium zinc oxide) 및 IGZO(indium gallium zinc oxide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 포토애노드.

제 1 항에 있어서,상기 포토애노드가 200 Ω 이하의 전하 이동 저항(Rct)을 갖는, 포토애노드.

제 1 항에 있어서,상기 포토애노드가 1.23 VRHE에서 1.3 mA/㎠ 내지 6 mA/㎠의 광전류 밀도를 갖는, 포토애노드.

(1) 철(Fe) 공급원, 티타늄(Ti) 공급원 및 인(P) 공급원을 포함하는 혼합 용액을 제조하는 단계; 및(2) 상기 혼합 용액에 투명전극 기판을 침지한 후 열처리하여 상기 투명전극 기판 상에 인(P) 및 티타늄(Ti)으로 도핑된 헤마타이트(P:Ti-Fe2O3)를 포함하는 헤마타이트 층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 단계 (1)에서 제조된 혼합 용액이 혼합 용액 총 중량을 기준으로 상기 인(P) 공급원을 0.1 중량% 내지 2 중량%로 포함하며,상기 단계 (1)에서 제조된 혼합 용액이 철(Fe) 공급원, 티타늄(Ti) 공급원 및 인(P) 공급원을 1 : 0.0001 내지 0.3 : 0.0001 내지 0.5의 몰비로 포함하는, 제 1 항의 포토에노드의 제조 방법.

제 10 항에 있어서,상기 인(P) 공급원이 Na2HPO4, H3PO4, Na3PO4 및 NaH2PO4으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 포토애노드의 제조 방법.

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제 10 항에 있어서,상기 단계 (2)의 열처리가,30℃ 내지 150℃에서 1시간 내지 5시간 동안 수행되는 1차 열처리, 및 650℃ 내지 1,000℃에서 10분 내지 30분 동안 수행되는 2차 열처리를 포함하는, 포토애노드의 제조 방법.

제 10 항에 있어서,상기 방법이 상기 단계 (2)에서 얻은 헤마타이트 층이 형성된 기판을 조촉매를 포함하는 용액으로 코팅하는 단계를 추가로 포함하는, 포토애노드의 제조 방법.

제 1 항, 제 2 항, 및 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 포토애노드를 포함하는 물분해 장치.