本发明提供一种用废弃磷酸铁锂电池合成磷酸铁和氧化铁薄膜的方法，包括以下步骤：拆解电池，分离铜箔、铝箔、正极材料磷酸铁锂及负极材料石墨；用草酸、双氧水溶解磷酸铁锂材料，得到浸出液A；以浸出液A、去离子水及乙二醇作为前驱体，经调节pH后，采用水热法在经清洗过的FTO导电玻璃衬底上沉积得到磷酸铁薄膜；再经退火，即得到氧化铁薄膜。本发明采用水热法一步得到目标产物磷酸铁薄膜，退火后成为氧化铁薄膜，用于光电分解水制氢，具有环境友好、节能省时、设备简易、操作简便，且得到的目标产物电化学活性高；工艺简单可控，适用于规模化生产等优点。