本发明公开了一种超薄层Fe2O3修饰的BiVO4薄膜及其制备方法和应用,所述超薄层Fe2O3的厚度为8‑20nm,采用旋涂离子交换吸附反应进行可控沉积的,具体方案为:首先在制备的BiVO4薄膜上旋涂0.1M的硝酸铁溶液,自然晾干,再旋涂0.1M的氢氧化钠溶液,自然晾干,由此构成一次完整的旋涂;旋涂的硝酸铁与旋涂的氢氧化钠发生离子交换吸附反应,生成铁的氢氧化物沉淀;之后连续完成2~5次所述完整的旋涂,以控制超薄层Fe2O3的厚度范围为8‑20nm;旋涂完成后,450℃热处理3h,即获得超薄层Fe2O3修饰的BiVO4薄膜。所述超薄层Fe2O3修饰的BiVO4薄膜具有良好的可见光吸收性能、良好的稳定性、高光电效率和电荷转移效率,能够广泛应用于光催化、光电催化和光催化废水燃料电池等领域。