1.2　钒氧化物粉体制备方法

钒具有多种氧化物，由V-O二元相图（见图1.1）可知［3］，钒的氧化物包括V2O3、V3O5、V4O7、V5O9、V6O11、V7O13、V8O15、VO2、V6O13、V3O7、V2O5，常见的氧化钒主要包括V2O5、V2O3和VO2。其中，工业上大量生产的氧化钒包括V2O5和V2O3，而VO2的生产仍处于小规模和研发状态。

1.2.1　V2O5粉体的制备方法

1.2.1.1　V2O5的基本性质

五氧化二钒（V2O5）为橙黄色或红棕色晶体粉末，斜方晶体结构、无味、无臭、有毒（空气中最大允许量少于0.5mg/m3）、微溶于水（约0.07g/L），溶液呈微黄色，易形成稳定的胶体溶液，不溶于乙醇。五氧化二钒是两性氧化物，主要是酸性的。极易溶于碱。在弱碱性条件下，可以形成钒酸盐（）。溶解在极浓的氢氧化钠溶液中可得到一种含有八面体钒酸根离子的无色溶液。溶解于强酸（pH=2左右起溶）不生成钒酸根离子，而生成同价态的氧基钒离子（）。在670℃时熔融，冷却后结晶成黑紫色正交晶系的针状晶体。700℃以上时，五氧化二钒显著挥发，其蒸气压随温度升高直线上升。五氧化二钒中稳定地存在着脱除氧离子而得的阴离子空穴，因此在700～1125℃温度范围内，五氧化二钒能够分解放出氧。

1.2.1.2　五氧化二钒粉体生产方法

按原料分类，我国五氧化二钒的生产方法有三种：一是用矾渣作为原料生产五氧化二钒，二是用废钒催化剂作为原料生产五氧化二钒，三是用含钒页岩（石煤）作为原料直接生产五氧化二钒［4］。

（1）用矾渣生产五氧化二钒生产工艺

钒渣是含钒较高的提钒原料，回收技术比较成熟。首先将矿石进行预处理，如钒钛磁铁矿，经粉碎、磁选得到钒精矿；第二步，将经过烧结的钒精矿用高温炉生产含钒生铁，矿中80％以上的钒进入铁水，然后将熔融状态的含钒生铁在雾化炉吹炼或在回转炉中吹炼，使铁水中的钒、锰、钛、磷等一些杂质同时进入渣中得到钒渣；第三步，再以钒渣为原料，经氧化钠盐焙烧、浸出、沉淀、熔化分解得到五氧化二钒，五氧化二钒的总回收率可达到85％。我国钒渣产地主要有承德、攀枝花等。

（2）用废钒催化剂生产五氧化二钒生产工艺

从硫酸工业废催化剂中回收。从硫酸工业的废催化剂中回收五氧化二钒早已引起世界各国的重视。前苏联的这一生产工艺起步较早，技术比较成熟，日本、美国也有很多专利报道。我国硫酸工业废钒催化剂中回收钒的工作开展较早，在20世纪80年代，经过大量试验后，部分投入生产。目前采用的技术有火法-湿法联合工艺和全湿法工艺，后者应用比较广泛。工艺如下：废催化剂→粉碎→盐酸浸出→过滤→加氢氧化钠水解→沉钒→精炼→煅烧→产品。这种湿法流程工艺简单，投资少，总回收率在90％以上。缺点是产生的废液量较大，不能作到平衡。湿法工艺中目前有用离子交换法回收五氧化二钒的工艺，先将废催化剂水浸，将可溶于水的VOSO4浸出，然后将水浸渣中不溶于水的V2O5在酸性条件下用Na2SO3还原生成可溶于水的VOSO4。将两次浸出液合并加氯酸钾氧化，使V4+氧化成V5+，调V5+溶液的pH到3，使V5+以多钒酸根阴离子形式存在。然后用901树脂将V5+吸附除杂，再用NaOH+NaCl溶液将吸附于树脂上的钒淋洗进入淋洗液。将含钒淋洗液的pH调至8，加入适量的NH4Cl，得到偏钒酸铵沉淀，偏钒酸铵经煅烧脱氨得到V2O5产品，产品纯度可高达99％。钒的总回收率大于90％。

从石化工业废催化剂中回收。美国、日本等国从20世纪70年代就开始从石油含钒废催化剂中回收钒，技术已经成熟，加工工艺很多，国际上通用的技术是钠化焙烧法：配料→焙烧→磨碎→浸出过滤→沉钒→煅烧→五氧化二钒产品，同时还可进一步回收其他有价金属。各国回收工艺中的经济技术参数尽管不同，但基本上参照以上工艺。我国从石油工业废催化剂中回收钒的企业采用的工艺也基本与其相同。

（3）用含钒页岩（石煤）生产五氧化二钒生产工艺

传统工艺。传统工艺为石煤破碎→钠化（氯化钠）焙烧→水浸→沉粗钒→碱溶除杂→铵沉→煅烧得到产品。国内目前的提钒工艺多为食盐钠化焙烧工艺流程，在生产过程中产生大量HCl和Cl2等有害气体及富含大量盐分的废水。随着国家有关部门对环保要求的日趋严格，传统的钒冶炼厂由于污染太大，钒转化率不高，在环境保护的巨大压力下而被迫关闭。因此，开发无污染、短流程、高回收率的石煤提钒新工艺具有重大的实际意义。

1.2.1.3　V2O5粉体生产新技术

五氧化二钒生产工艺和装备技术不断取得进步，从不同原料制取普通或高纯产品的新技术层出不穷。在石煤提钒中，对传统工艺的改进，主要是改用无害焙烧添加剂，用酸浸或碱浸取代水浸，以及用溶剂萃取法和离子交换法提钒，有的工艺取消焙烧工序，用完全湿法提钒。如：石煤无添加剂焙烧→硫酸介质浸出→萃取除杂→反萃→氯化铵沉钒→煅烧工艺。由于在焙烧时不添加任何添加剂，生产成本降低20％左右，同时避免了烟气污染。再如：石煤破磨→两段逆流酸浸→溶剂萃取→铵沉→热解精制全湿法工艺，该工艺已于1996年在我国西北地区建成了年产660t五氧化二钒的生产厂，运行稳定。还有钙化焙烧工艺，工艺流程为：石煤破磨→钙化焙烧→碳酸化浸出→酸沉→碱溶→煅烧得到五氧化二钒产品，此工艺具有对环境污染低、钒回收率较高、成本较钠化焙烧低等特点。

1.2.2　VO2粉体的制备方法

1.2.2.1　VO2的基本性质与研究现状

VO2，蓝黑色晶体，密度4340kg/m3，熔点2240K，沸点2973K［5］。能够在341K左右发生热诱导的可逆半导体-金属相变，相变前后，材料的光学和电学性质都随之发生显著的变化。VO2的这一相变特性，使得它在节能窗、光储存、热敏开关、激光防护、红外成像仿真等方面有广泛的应用前景。目前，关于VO2的制备工艺研究主要集中在薄膜制备方面，通常采用的方法包括反应溅射［6］、反应蒸镀、化学气相沉积、溶胶-凝胶法［7］、脉冲激光剥蚀等，这些方法都普遍存在设备昂贵、工艺参数控制复杂、工艺稳定性差、沉积速率低的局限性，使其应用受到限制；相比而言，VO2粉体的制备研究较少，还缺乏成熟的技术。VO2粉体的制备技术是VO2功能材料应用的基础，VO2粉体材料制备技术的成熟，对发展VO2的复合材料涂层，发展制备VO2薄膜的新工艺，都将起指导和推动作用。

1.2.2.2　VO2粉体的制备方法

目前研制VO2粉体的方法主要包括：化学沉淀法、固相还原反应法、热分解法、溶胶-凝胶法、水热合成法、激光诱导气相沉积法。

（1）化学沉淀法

化学沉淀法［8］是将金属盐溶液中添加适当的沉淀剂得到前驱体沉淀物，再将此沉淀物进行一定的煅烧，研磨后制成微粉，是制备纳米氧化物粉的有效方法之一。化学沉淀法包括KBH4还原KVO3法、VOSO4水解法、HCl还原V2O5法。

①KBH4还原KVO3法　Tsang C.等用KBH4还原KVO3法制备VO2，在300mL去离子水中加入4g KBH4，制成KBH4溶液，然后用KOH将该溶液的pH值调至11到12；在另一容器中将1.14gV2O5加入到50mL去离子水中，搅拌，得到悬浊液，向其中加KOH，不断搅拌使悬浊液变为橙色的KVO3溶液，加HCl调整KVO3溶液的pH为4；将KBH4溶液缓慢地加入到KVO3溶液中，用电磁搅拌器，不停地搅拌KVO3溶液，使反应充分进行。用pH计监测KVO3溶液的pH值，并不断用HCl调整KVO3溶液的pH值，使其维持在4.0，即可获得二氧化钒悬浊液。将悬浊液过滤，并用去离子水多次清洗，将过滤所得的沉淀在823K、6.67Pa的条件下真空干燥24h，即可获得VO2粉末。

②VOSO4水解法　郭宁等用VOSO4水解法制备VO2［9］，将3.6g分析纯V2O5粉末、60mL浓H2SO4以及80mL去离子水混合均匀，水浴加热20min，然后将混合物用去离子水稀释到750mL，向混合液不断通入新制的SO2，直至酸性介质中的V2O5悬浊液完全被还原，溶液转化为澄清的宝蓝色VOSO4酸溶液。缓慢将KOH溶液滴入到新制的VOSO4酸溶液中，用pH计监测反应液的pH值，使其维持在4～6之间，可获得灰白色悬浊液，随后将该悬浊液过滤，即可得到灰白色VO（OH）2沉淀。首先将获得的VO（OH）2沉淀进行反复清洗、然后在373K下对其进行1h的真空干燥，最后在873K下对干燥的VO（OH）2进行12h的真空（真空度约6.7Pa）热处理，即可得到蓝黑色VO2粉末样品。

③HCl还原V2O5法　将V2O5溶入经稀释的HCl介质中，按比例加入甲醛，在353K加热还原，然后将溶剂蒸干，再加入CCl4用超声波振荡分散，待CCl4挥发后，可获得纳米尺寸的VO2粉体。

（2）固相还原反应法

固相还原反应法是通过气相或固相还原剂对固相含钒氧化物或盐进行还原来制备VO2的方法。这种方法包括炭粉还原V2O5法［10］和氨气还原V2O5法。

①炭粉还原V2O5法　将V2O5和炭粉以摩尔比2:1的比例混合研磨（用玛瑙研钵手工研磨）以使二者均匀混合并紧密接触，而后装入石英舟并放入反应器中，Ar或N2的流量控制在1000mL/min，升温至保温温度，按预定程序加热。加热完毕随炉冷却至室温，将样品取出。徐灿阳等的研究表明：C还原V2O5的反应经历了947K至983K间生成V6O13和983K以上完全形成VO2的过程，反应时间大于8h。

②氨气还原V2O5法　称取V2O5，在瓷钵中研磨，倒入瓷舟并装入石英管中，再置于电炉中，在达到设定的还原温度之前将CO2气体通入石英管中，达到相应温度时，关闭CO2气体，通入氨气（0.25mL/min），达到还原时间后，关闭氨气，在CO2气体中冷却至353K。在这种方法中，Khodalevich等研究了在578K至723K之间进行的还原反应，所得产物的含钒总量随温度升高而增大，在663K制备的样品含钒总量为61％（质量分数），最接近VO2含钒总量的理论值61.42％（质量分数）。

（3）热分解法

热分解法是一种通过加热使钒氧化物或含钒铵盐分解，制备VO2的方法。主要包括热解V2O5法、热解碱式氧钒（Ⅳ）碳酸铵法、热解（NH4）2V6O16法。

①热解V2O5法　传统的VO2粉末制备方法主要是在CO2气氛中，用铂坩埚加热V2O5到1500K，保持三天获得二氧化钒粉末。这一方法能耗大，效率低。

②热解碱式氧钒（Ⅳ）碳酸铵法　郑臣谋等用热解碱式氧钒（Ⅳ）碳酸铵方法制备VO2粉体［11］：用H2C2O4·2H2O和N2H2·2HCl在盐酸介质中还原V2O5，制备VOCl2溶液，使所制备的VOCl2溶液和（NH4）2CO3或NH4HCO3反应，制备碱式氧钒（Ⅳ）碳酸铵前驱体（NH4）5［（VO6）（CO3）4（OH）9］·10H2O，将此前体在无水乙醇中用超声波碎至粒度小于2μm，再将所制备的前驱体在惰性气体或惰性气体与氧气的混合气氛中热分解，加热至623～973K获得VO2粉体。

③热解（NH4）2V6O16法　该方法的主要技术包括，将（NH4）2V6O16快速升温（200～300K/min）至673～923K，并将热解产生的NH3保持在微压，如大约66.7Pa条件下与反应介质接触30～120min，再将热解后得到的VO2在惰性气体保护下，873K退火处理1h之后，在惰性气体保护下将其冷却至393K以下，冷却时降温速率150～250K/min，即可得到具有热致相变特性的VO2粉末。

（4）溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是先制备溶胶，然后凝胶处理成VO2。谷臣清等用溶胶-凝胶法制备VO2粉体［12］，将V2O5粉末倒入氧化铝陶瓷坩埚中加热至1073～1173K，保温10～15min，然后迅速将熔体倒入去离子水中，即可获得黄色的V2O5溶胶，将V2O5溶胶置于烘箱中烘干成凝胶粉末，烘干温度373～473K，时间10～20h。然后将V2O5干凝胶粉末用超声波碎成细小粉末，放入真空炉中进行真空退火处理（氧分压为10Pa），退火温度1373K，退火时间10～30h，升温速率50K/h。最终获得主要成分为VO2的粉体。

（5）水热合成法

水热合成法是在高温高压下，在水（水溶液）或蒸气等流体中进行有关化学反应的方法，可获得通常条件下难以获得的几纳米至几十纳米的粉末，且粒度分布窄，团聚程度低，纯度高，晶格发育完整，有良好的烧结活性，在制备过程中污染小，能量消耗少，水热法中选择合适的原料配比尤为重要，对原料的纯度要求高。在惰性和还原混合气体（H2+N2）的气氛下，水解VOCl3生成VO2超细粉末，在实验中通过调节反应系统中还原气体H2的分压，控制生成钒氧化物的价态。

（6）激光诱导气相沉积法

激光诱导气相沉积法是使用一定波长的激光使固体原料蒸发，经过化学反应，或直接凝聚成纳米微粒；使用气体原料经激光光解，或热解合成超细粉末。激光法加热速度快，蒸气浓度高，冷却迅速，易获得均匀超细（<10nm）的粉体，使用激光加热时不需用坩埚，避免了污染，Toshiyuki O等采用此方法成功地合成了纳米VO2超细粉末，但此方法存在实验手段复杂、粉体造价高等缺点。

1.2.2.3　VO2粉体制备方法的研究趋势

①提高工艺的稳定性和可重复性，降低制造成本，提高生产效率，适应批量生产要求。目前各种VO2粉体的制备工艺多处于研究阶段，对工业化生产的考虑还不足。随着VO2研究成果向工业产品转化的不断深入，研究工作将会更多地考虑工业化生产的要求。

②降低VO2粉末相变温度，增大其相变前后光学与电性能的变化幅度。目前主要通过掺杂的途径实现降低VO2粉末相变温度的目的，但掺杂的结果往往导致其相变前后光学和电学性能的变化幅度的减小。如何保证既有较低的相变温度，又有较大的相变幅度，还期待着VO2粉末研究工作取得新的突破。

③发展纳米VO2粉末制备工艺，推动VO2粉末在光学领域的应用。相关研究指出，分散在光学介质中的VO2粉末粒径越小，VO2光学介质复合体相变前后光学透过率的变化幅度越大，且当复合体中VO2颗粒的粒径小到纳米尺度时，复合体相变前后光学透过率的变化幅度可与VO2薄膜相当［13，14］。因此，如何制备纳米VO2粉末，如何将VO2以纳米颗粒的形式分散在光学介质中，如何制备基于VO2粉末的光学涂层，都将会是今后VO2粉末研究的趋势。

④开发以VO2粉末为基础的VO2薄膜制备工艺的研究，拓宽制备VO2薄膜的工艺窗口。由于钒的氧化物的多样性，要制备具有理想化学配比的VO2薄膜，必须精确控制工艺参数，尤其要精确控制沉积过程中的气氛，这是许多研究工作都深感棘手的问题。

1.2.3　V2O3粉体的制备方法

1.2.3.1　V2O3的基本性质

V2O3是灰黑色晶体，密度4870kg/m3，熔点2213K［15］，沸点约为3273K。V2O3有两个与温度有关的相变，在约160K发生低温反铁磁绝缘相AFI到高温顺磁金属相PM的一级相变，电阻率变化呈负温度系数NTC特性，单晶电阻率突变达7个数量级。在350K到540K的范围内发生低温顺磁金属相（PM）到高温顺磁金属相（PM'）的二级相变。相变时电阻率呈正温度系数PTC特性。在V2O3中掺入少量的Cr、Al和稀土氧化物，在200～450K出现一个新的从顺磁金属相（PM）到顺磁绝缘相的相变（PI），电阻率跃迁约3个数量级［16］。与著名的BaTiO3、PTC材料相比较，V2O3材料室温电阻率要低1个数量级，通流密度大，在用作大电流过流保护元件等方面具有其他类型的PTC材料难以代替的作用。V2O3也是一种体效应材料，与VO2相似，相变时磁化率、光透射率和反射率也产生突变，同样可以制成膜材料应用。不同的是，其应用温度范围比VO2材料宽得多，这是其优势之处。但是它的稳定性不及VO2，因此这在一定范围内限制它的研究与应用。

1.2.3.2　V2O3制备方法研究现状

V2O3粉体传统的制备方法包括：用H2在870K还原V2O5 7天；在770K预还原几个小时，然后在1170K再还原几个小时；在密闭的硅管中加热V2O5和金属V粉末的混合物；在H2气流中于1170K还原NH4VO33h。用这些方法制备V2O3粉体，反应时间均较长。获得粒径比较小的V2O3的方法包括：通过喷雾热分解得到的V2O5，再还原V2O5；在N2中970K热分解含肼钒盐［17］；在激光诱导下用H2还原气相VOCl3；在1070K用H2还原碱式碳酸铵［18］，获得粒径小于30nm的V2O3粉体。这些获得粒径比较小的V2O3方法的共同特点是：前驱体制备过程复杂，反应条件比较苛刻。

V2O3是典型的相变材料，除了研究粉体合成方法之外，还有致力于相变温度等性能影响因素的研究，如应力、压强［19］以及掺杂对相变性能参数的影响［20］，如以V2O5为原料，掺入一定量的Al2O3后混合均匀，通过等离子水热技术用氢气还原，合成铝掺杂的V2O3，其相变温度较同样方法合成的纯V2O3略有升高（升高2℃）［21］。另外，还有对低维V2O3相变材料的研究，如以NH4VO3为前体，首先通过水热方法合成高度结晶的V2O5，然后在450℃用氢和硫的混合气体还原V2O5制得V2O3一维纳米带［22］。目前为止，V2O3的合成技术、晶体形态控制、相变性能影响因素的研究仍在进行中。

1.2.3.3　制备V2O3粉体的专利情况

1994年攀枝花钢铁（集团）公司申请了名称为“三氧化二钒的生产方法”的发明专利，该专利中三氧化二钒的生产方法，是把一定粒度的钒酸铵或五氧化二钒连续地加入外热式容器中，在其容器中通入工业煤气。通过外加热使容器内高温区达到773～923K，使炉料通过此温度区域发生还原反应15～40min，使其分解还原为三氧化二钒，冷却炉料至373K以下出炉。该方法的优点是大大降低了还原温度，缩短了还原时间，降低了生产的成本。

2005年武汉大学申请了“一种制备具有晶型的三氧化二钒的方法”的专利，该发明公开了一种制备晶化三氧化二钒的方法：将原料五氧化二钒粉末分散到合适的有机溶剂中，然后加入到高压釜或耐压管式反应器中，升温到一定的温度，在一定压力下保持一段时间，最后卸出溶剂即可得到具有晶型的三氧化二钒粉末。该方法具有原料简单、所用溶剂为常见有机溶剂、价格低廉、反应路线短、反应温度低等特点，反应后得到的三氧化二钒，具有良好的晶相结构。与此同时武汉大学还申请了“一种制备纳米级三氧化二钒的方法”的专利，方法是将草酸氧钒的溶液加入到高压釜中，升温到一定的温度，在一定压力下保持一段时间，最后卸出溶剂即可得到具有晶型的纳米级三氧化二钒粉末。该方法具有简单易行、反应温度低、价格低廉等特点，反应后得到的纳米三氧化二钒，煅烧前就具有很好的晶相结构，因此具有重要的应用价值。

2006年攀枝花市久欣钛业有限责任公司申请了“粉体三氧化二钒的生产方法”的专利，本发明提供了一种反应温度低、反应时间短的粉体三氧化二钒的生产方法，该方法包括以下步骤：①将四氧化二钒加入到外加热容器中；②将还原气体通入到容器中；③加热到823～873K；④保温还原至少3min；⑤隔绝空气冷却到373K以下出炉，得到产品。本发明采用四氧化二钒作为原料，由于原料中钒的价态比传统生产采用的原料（钒酸铵、五氧化二钒）价态低，还原反应更容易进行，反应条件更好，还原剂的用量可以更低。因此，本发明的反应温度低、反应时间短，得到的粉体三氧化二钒含钒可以达到∑V=67.76％，钒的回收率在99.2％以上。由于原料四氧化二钒本身就很难制备，因此该发明的缺点是原料成本太高。

1.2.4　制备低价钒氧化物热力学计算

制备钒氧化物热力学参数的报导很少，杨绍利在其博士论文中［23］，应用标准状态下吉布斯自由能和温度之间的近似公式，对H2、CO和NH3还原V2O5生成VO2反应的热力学参数吉布斯自由能和反应平衡常数进行了计算，定性地判断反应的可行性和进行程度。对于用H2、CO和NH3来还原V2O5制备VO2的反应来说，反应的可行性已经勿庸置疑了，但是V2O5的还原反应是分步进行的，首先生成VO2、继续还原生成V2O3，所以热力学参数计算时，需要同时考虑到下一步可能发生的反应，通过热力学参数的计算控制反应使其停留在要求的步骤上，这是一个目前尚待解决的问题。

葛欣［24］根据经验公式对H2还原V2O5生成VO2和V2O3的反应做了标准状态下吉布斯自由能的近似计算，并且对非标准状态下压力商变化对反应的调控作用进行了计算，通过氢水平衡分压的计算与分析，成功地制备了VO2薄膜。

目前，有关制备低价钒氧化物热力学参数计算时，都是根据吉布斯自由能与温度之间的经验公式，近似地计算出不同温度下反应的吉布斯自由能和平衡常数，没有考虑物质的热容随温度的变化而变化这一因素，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。因此，系统地准确地计算标准状态下反应的吉布斯自由能，计算出在非标准状态下压力商和吉布斯自由能的变化范围，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，定量地指导制备低价钒氧化物的实验研究是很有必要的。

1.2.5　钒氧化物制备方法发展趋势

VO2在341K发生从低温单斜半导体相到高温金红石金属相的一级相变，同时伴随着电阻率、红外光透过率等的突变，并且这些都是可逆的。因此，VO2作为一种有广阔应用前景的热敏材料而备受重视，几十年来对其研究一直不断。V2O3在约160K发生低温反铁磁绝缘相到高温顺磁金属相的一级相变，电阻率变化呈负温度系数，单晶电阻率突变达7个数量级。在350K到540K的范围内发生低温顺磁金属相到高温顺磁金属相的二级相变，相变时电阻率呈正温度系数，这些相变性质使V2O3在电学和磁学材料方面具有应用价值。传统制备VO2粉体和V2O3粉体的方法，反应时间均较长，反应条件比较苛刻，纯度低，并且仅能获得粗颗粒的粉体。近年来应用喷雾热解法等获得了微米或纳米VO2粉体；应用激光诱导气相沉积法制备了纳米VO2粉体。而这些利用高新技术的方法制备VO2的成本高，工艺条件不易控制。研究证明VO2的整比性与相变性质有关，所以合成高纯度的VO2的条件一直是研究的热点。

钒具有多价态，钒的氧化物包括V2O5、VO2、V2O3和VO。其中，前三种钒的氧化物比较常见，VO生成条件苛刻，具有很强的还原性，很不稳定。在前三种氧化钒中，V2O5最稳定；V2O3最不稳定，点燃的条件下在空气中可以燃烧，室温下在空气中会慢慢被氧化；VO2的稳定性介于V2O5和V2O3之间。目前V2O5的制备已经成熟，而低价钒氧化物的制备尚处在研究之中，低价钒氧化物往往由高价钒的化合物制备而成，所以制备过程通常是一个还原过程，在还原过程中，VO2是一个中间产物，进一步还原成V2O3是难以避免的反应，因此产物通常是VO2和V2O3的混合物［25］，如何根据需要有效控制反应过程，使生成产物为单一化合价的低价钒氧化物，是制备研究的焦点问题。

目前尚缺乏对制备VO2的热力学条件的系统计算与理论研究，所采用的制备方法中存在工艺过程复杂、工艺条件苛刻、成本高、周期长、过程可控程度低、产品纯度低、工业化可行性小的问题。对制备VO2的热力学条件做准确的理论计算与分析，研究出用不同的还原剂制备纯VO2的反应温度和气氛等条件的控制范围，通过比较和分析优化制备方法，在理论的指导下研究出适合工业化的制备纯VO2粉体和纯V2O3粉体是十分必要的。