[科普中国]-二氧化钒

二氧化钒（Vanadium(IV) oxide），分子式为VO₂，分子量为82.94。

是一种具有相变性质的金属氧化物，其相变温度为68℃，相变前后结构的变化导致对红外光由透射向反射的可逆转变，人们根据这一特性将其应用于制备智能控温薄膜领域。由于其优异的导电特性，也同时应用于电子器件。

物化性质二氧化钒（vanadium dioxide）为深蓝色晶体粉末，单斜晶系结构。密度为4.260g/cm3，熔点为1545 ℃。不溶于水，易溶于酸和碱中。溶于酸时不能生成四价离子，而生成正二价的钒氧离子。

在干的氢气流中加热至赤热时被还原成三氧化二钒，也可被空气或硝酸氧化生成五氧化二钒，溶于碱中生成亚钒酸盐。可由碳、一氧化碳或草酸还原五氧化二钒制得。用作玻璃、陶瓷着色剂。1

合成方法由五氧化二钒和三氧化二钒的固相反应合成。将化学计量的反应混合物装入石英管，抽真空密封，加热40～60h。最初在600℃下加热，接着加热到750～800℃，直至反应完。

只要严格控制固、气相体系的氧化还原反应条件，也能制得组成比较一致的二氧化钒。例如：

（1）应用CO2和H2混合缓冲气体：将CO2和H2在常温下的分压比（PCO2/PH2）从1000∶1调整到3000∶1，在1000～1400℃温度下的氧气分压调节为10-5～10-3atm。在这种气氛中，以五氧化二钒或三氧化二钒为起始原料，保持约20h以上，可以得到二氧化钒。

（2）应用干燥SO2气体：在以五氧化二磷干燥的SO2气流中，于500～650℃，20～40h内，使五氧化二钒还原，或使三氧化二钒氧化，均可得到二氧化钒。2

应用二氧化钒在材料世界以其迅速和突然的相变而显得与众不同，其相变温度为68℃。二氧化钒所具有的导电特性让其在光器件、电子装置和光电设备中具有广泛的应用潜力。

多相竞争氧化钒材料在相对低的温度下作为绝缘体时，呈现出多相竞争的现象。然而，自20世纪60年代人们开始研究二氧化钒以来，这奇异的相行为一直不为人们所掌握。美国科学家2010年11月23日表示，通过对二氧化钒相变(从金属到绝缘体)进行系统的研究，他们揭开了困扰学术界数十年的谜团。

美国田纳西大学研究助理亚历山大·特瑟勒夫与法国科学家合作，在美国橡树岭国家实验室纳米相材料科学中心，借助凝聚物理学理论成功地解释了二氧化钒的相行为。特瑟勒夫表示，他们发现二氧化钒发生的多相竞争现象纯粹是由晶格对称所引起的，并认为在冷却时二氧化钒晶格能够以不同的方式发生“折叠”，因此人们所观察到的现象是二氧化钒不同的折叠形态。

研究人员表示，他们的理论研究工作可以指导未来关于二氧化钒的实验研究，并最终帮助开发基于二氧化钒材料的新技术。3

安全信息危险运输编码：UN3285

危险品标志：刺激

安全标识：S26S37/S39

危险标识：R36/381

计算化学数据1、疏水参数计算参考值（XlogP）：无

2、氢键供体数量：0

3、氢键受体数量：2

4、可旋转化学键数量：0

5、互变异构体数量：无

6、拓扑分子极性表面积：34.1

7、重原子数量：3

8、表面电荷：0

9、复杂度：18.3

10、同位素原子数量：0

11、确定原子立构中心数量：0

12、不确定原子立构中心数量：0

13、确定化学键立构中心数量：0

14、不确定化学键立构中心数量：0

15、共价键单元数量：12

本词条内容贡献者为:

包申旭 - 副教授 - 武汉理工大学资源与环境工程学院