前言

低价钒氧化物在光开关、电开关及智能控温节能材料方面具有广泛的应用前景。钒氧化物比较特殊，能够以任何化学比形成氧化物VxOy（x与y可以是任何数）。在低价钒氧化物的制备与合成过程中，保证化学整比性和纯度是个难题。之前有关制备VO2和V2O3热力学参数的计算，都是根据Gibbs自由能与温度之间的经验公式，近似地认为反应的焓变和熵变不随温度的变化而变化，从而计算出不同温度下反应的Gibbs自由能和平衡常数，这种计算基本上可以满足定性地分析反应的可行性和进行程度，但是达不到定量指导和控制反应的目的。如V2O5的还原反应是分步进行的，首先生成VO2、然后生成V2O3，两步反应所需的条件相近，严格控制反应使其停留在要求的步骤上是关键。系统地准确地计算标准状态下反应的Gibbs自由能，计算出在非标准状态下压力商和Gibbs自由能的变化范围，分析生成VO2和V2O3反应热力学参数变化规律与特点，分析热力学参数随温度变化的规律，优化反应物质与反应路径，是合理有效制备高纯度低价钒氧化物的基础。

笔者建立起了系统精准地计算合成VO2和V2O3热力学参数的方法，系统计算了用CO、CH4、NH3、SO2、H2、C粉还原V2O5，热分解V2O5、热分解NH4VO3制备VO2和V2O3的温度范围、压力商范围、Gibbs自由能范围以及焓变、熵变和平衡常数，为实验合成建立起了理论依据。笔者在系统精确的理论计算之后，发现了一个有趣并且至关重要的控制因素，即用NH3还原V2O5制备VO2时，温度高于842K（569℃）时，通过调整反应商，无法控制反应只生成VO2而不生成V2O3，因此如果用这种方法合成纯VO2，反应温度必须低于842K。

VO2（M）在68℃发生低温单斜M相向高温金红石R相转变，相变可逆，同时光、电、磁性质产生突变。该相变具有广泛的应用前景，因此研究VO2（M）的合成对实际应用具有意义。VO2合成中主要涉及M相、R相和B相。固相合成法，相对反应温度较高，如773K（500℃），合成的VO2（M）通常是微米级的，经过后续处理才能达到纳米级。液相低温条件下，通常合成介稳相VO2（B），高温处理之后转变成VO2（M）。

本书概述了钒氧化物及其薄膜的制备方法及研究现状、含钒玻璃和陶瓷材料的研究现状，详述了合成低价钒氧化物热力学参数的计算方法、低价钒氧化物的制备与表征、玻璃表面钒氧化物的制备与性质，含钒玻璃的制备与性质，最后介绍了钒氧化物的应用情况。

本书的出版得到了“大连民族大学博士启动基金（20086105）”和“辽宁省科学技术计划项目（2012221012）”的资助，本书的实验研究工作得到了大连理工大学宁桂玲教授的指导，在此表示衷心的感谢。

由于水平有限，书中难免存在不足，敬请读者批评指正。

齐济

于大连民族大学

2016年8月