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二氧化钒(VO2)是一种具有相变性质的金属氧化物，相变前后结构的变化导致其产生对红外光由透射向反射的可逆转变，在热致变色玻璃和智能节能领域具有重要的应用，是当前纳米材料科学研究的前沿和热点领域。本文以VO2纳米材料为研究对象，旨在探索具有高分散性的M相VO2的可控制备方法及其相变温度调控、不同形貌B相VO2的制备及其在电极材料中的应用。研究掺杂、组分、结构与性能的相关性，分析生长机制、性能优化的机理和规律。
通过热分解法成功合成了M和R相VO2纳米晶，优化了纳米晶退火工艺参数，发现温度大于450℃，氧分压在8～15 Pa范围，可以制备出纯M相VO2纳米晶，并且通过W离子掺杂可以将相变温度从68℃降低到24℃室温；DSC循环分析表明，所制备的M相VO2纳米晶具有良好相变热稳定性。
发展了一种W/Mo共掺杂M相VO2纳(微)米棒的低温水热合成方法，探讨了水热温度、钒离子浓度、掺杂离子浓度、W/Mo共掺杂等因素对纳(微)米棒的形貌和相变性能的影响，发现可以通过调节水热时间或在一定范围内提高钒离子浓度调控相变温度，W和Mo的掺杂浓度之间存在一种彼削此长的竞争机制；进一步实验并结合理论计算，发现共掺杂体系能量的降低是低温下合成M相VO2以及W/Mo掺杂浓度竞争的主要原因。
通过Stober法在VO2纳米材料包覆一层SiO2壳层，研究了VO2@SiO2核壳结构在空气中的热稳定性，发现氧气在VO2@SiO2核壳结构中扩散缓慢，不会出现V4+向SiO2的壳层中的扩散，VO2@SiO2核壳结构具有很高的热稳定性。
发展了一种单分散正交结构VO2微/纳空心球的无模板合成方法，发现ostwald熟化机制导致了微/纳空心球的形成。作为锂离子电池的正极材料VO2微/纳空心球，首次充、放电容量分别达到210和216.3 mAhg-1。