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| 編輯推薦： |
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介绍钒氧化物功能材料性能、研究背景、合成方法和应用领域的专著，旨在推进二氧化钒等钒氧化物功能材料的应用进程。
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| 內容簡介： |
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《钒氧化物功能材料》主要介绍了氧化钒的性能和研究背景、合成理论与方法、合成工艺中的关键技术、合成过程对氧化钒性能的影响，以及氧化钒的应用现状和前景。其中，重点介绍二氧化钒，合成理论以著者创建的热力学计算为基础，合成方法以著者的国家发明专利为基础，包括固相法和液相法等。本书可供化工材料学领域科研、生产、设计和应用人员阅读，也可作为相关专业本科生和研究生的参考书。
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| 關於作者： |
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齐济，大连民族大学教授，化学工艺专业博士。主要讲授化工原理、化学反应工程等课程，主要学术研究领域为无机微纳米材料、化学合成技术、无机微纳米材料的改性与应用。
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| 目錄：
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1绪论 001
1.1概述 001
1.1.1五氧化二钒(V2O5) 002
1.1.2二氧化钒(VO2) 004
1.1.3三氧化二钒(V2O3) 007
1.1.4一氧化钒(VO) 008
1.1.5混合价态的钒氧化物 008
1.1.6钒氧化物的应用 009
1.2钒氧化物粉体制备方法 010
1.2.1V2O5 粉体的制备方法 011
1.2.2VO2 粉体的制备方法 012
1.2.3V2O3 粉体的制备方法 016
1.2.4制备低价钒氧化物热力学计算 017
1.2.5钒氧化物制备方法发展趋势 018
1.3钒氧化物薄膜制备方法 019
1.3.1真空蒸发镀膜法 019
1.3.2化学气相沉积法 020
1.3.3溅射法 020
1.3.4溶胶-凝胶法 021
1.3.5钒氧化物制膜方法的应用情况 022
1.4含钒无机功能材料 024
1.4.1含钒玻璃材料 025
1.4.2含钒陶瓷材料 041
1.4.3含钒无机功能材料研究趋势 044
参考文献 045
2合成低价钒氧化物热力学参数计算 052
2.1制备低价钒氧化物相关物质的热力学性质 052
2.2相关物质的恒压摩尔热容随温度变化规律方程 052
2.3制备低价钒氧化物的热力学计算与分析 055
2.3.1H2 还原V2O5 法 055
2.3.2热分解V2O5 法 057
2.3.3CO还原V2O5 法 059
2.3.4SO2 还原V2O5 法 060
2.3.5C粉还原V2O5 法 062
2.3.6CH4 还原V2O5 法 063
2.3.7NH3 还原V2O5 法 065
2.3.8热解NH4VO3 法 067
2.4制备低价钒氧化物的控制条件 069
参考文献 069
3二氧化钒的制备方法 071
3.1固相法 071
3.1.1C粉还原V2O5 法 071
3.1.2H2 还原V2O5 法 071
3.1.3热解钒盐法 072
3.2液相法 073
3.2.1水热法 073
3.2.2溶胶-凝胶法 078
3.2.3化学沉淀法 078
3.2.4溶液燃烧法 079
3.2.5液相合成条件对产物的影响 080
3.2.6液相法的特点与研究趋势 081
3.3气相法 081
3.3.1物理气相沉积法 081
3.3.2化学气相沉积法 082
3.3.3V2O5 分解沉积法 083
3.4液-固联合法 083
3.4.1VO2（M）液-固联合法制备流程 084
3.4.2合成试剂与设备 084
3.4.3产物表征 085
参考文献 087
4低价钒氧化物粉体的固相法制备与表征 092
4.1制备低价钒氧化物工艺流程的设计 092
4.2实验试剂、仪器及测试条件 094
4.2.1实验试剂与仪器 094
4.2.2仪器的测试条件 095
4.3脱氧脱水柱的制备与使用范围 096
4.3.1脱氧脱水原理 096
4.3.2脱氧脱水柱制备方法 096
4.3.3脱氧温度与范围 098
4.4VO2 粉体的制备与表征 098
4.4.1NH3 还原V2O5 法 099
4.4.2热解NH4VO3 法 108
4.5V2O3 粉体的制备与表征 116
4.5.1NH3 还原V2O5 法 116
4.5.2H2 还原NH4VO3 法 120
4.6VO2 粉体光学与电学性质的测试 123
4.6.1红外光透射率的测定 123
4.6.2电导率的测定 124
4.7低价钒氧化物粉体制备中存在的问题 129
参考文献 131
5二氧化钒粉体的液相法制备与表征 134
5.1液相法合成VO2（M）纳米粉体工艺流程 135
5.1.1V2O5 粉末的合成 135
5.1.2VO2（M）纳米粉体的合成 135
5.2液相法合成VO2（M）实验试剂与仪器 136
5.3VO2（M）合成过程测试手段 137
5.4VO2（M）合成过程测试与表征结果 139
5.4.1热分解NH4VO3 制备V2O5 139
5.4.2液相法合成纳米VO2（M） 140
5.4.3中间产物的表征结果 145
5.5VO2（M）液相法合成机理 147
5.5.1V2O13 溶解重结晶 147
5.5.2VO2 介稳相转变生长 152
参考文献 152
6二氧化钒液相法合成工艺对其性能的影响 155
6.1反应温度 155
6.2反应时间 156
6.3填充率 160
6.4中间产物浓度 164
6.5醇类助剂 168
6.6有机模板剂 171
6.7掺杂离子 176
6.7.1W 掺杂VO2（M） 176
6.7.2Mo掺杂VO2（M） 179
6.8结构复合 184
参考文献 185
7玻璃表面钒氧化物膜的制备与性质 186
7.1玻璃表面钒氧化物膜制备方案 186
7.1.1玻璃表面析碱现象 186
7.1.2玻璃表面制膜方案及清洁方法 190
7.2玻璃表面钒氧化物膜的制备 191
7.2.1实验试剂与仪器 191
7.2.2溶胶的制备 192
7.2.3玻璃表面V2O5 膜的制备与还原 192
7.3玻璃表面钒氧化物膜的性质 192
7.3.1数码相机、SEM 及AFM 照片 192
7.3.2紫外-可见光和红外光透射性质 194
7.3.3XRD晶相测定 196
7.4玻璃表面钒氧化物膜制备中的问题 198
参考文献 199
8含钒玻璃的制备与性质 201
8.1V2O5 微量掺杂对玻璃光学碱性的指示作用 201
8.1.1实验试剂与仪器 202
8.1.2玻璃样品的制备 202
8.1.3紫外吸收性质的测试结果与讨论 203
8.2V2O5 常量掺杂中玻璃光学性质与密度的关系 206
8.2.1实验试剂与仪器 206
8.2.2玻璃样品的制备 206
8.2.3玻璃样品密度和紫外吸收性质的测试方法 207
8.2.4测试结果与讨论 207
8.3二元含V2O5 及相关玻璃中极化率性质与密度的关系 210
8.3.1氧离子极化率与玻璃密度的关系 210
8.3.2摩尔极化率与玻璃密度的关系 215
参考文献 219
9钒氧化物的应用 221
9.1工业催化剂 222
9.1.1单一氧化钒催化剂 224
9.1.2氧化钒-氧化钼系催化剂（V＞Mo） 228
9.1.3氧化钒-氧化钼系催化剂（Mo＞V） 229
9.2光学和电学材料 231
9.2.1五氧化二钒 231
9.2.2三氧化二钒 232
9.2.3二氧化钒 233
9.3钒氧化物的研究价值与潜在应用领域 238
参考文献 240
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| 內容試閱：
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钒的价电子构型为(n -1)d3ns2，5 个电子都可参加成键，稳定态为V5 ，还能形成V4 、V3 、V2 低氧化态的化合物。钒的单一价态氧化物包括:V2O5、VO2、V2O3、VO。不同价态的钒氧化物呈现出不同的光学、电学和磁学性质，被广泛应用于催化剂、光学、电学、磁学等领域。
钒氧化物能够以任何化学比形成氧化物VxOy ，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、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。著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。
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，具有广泛的应用前景，研究VO2(M)的合成对实际应用具有意义。在系统精确的理论计算基础上，著者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，在此理论发现的基础上发明了VO2(M)的固相合成法。这种方法在500℃下1h就可以合成VO2(M)。VO2 合成中主要涉及M 和R 稳定相，还有B、A、D 等介稳相。固相合成法，相对反应温度较高，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)等，高温处理之后转变成VO2(M)。著者负责的课题组在多年连续实验研究的基础上，于2013年发明了一种在液相条件下合成VO2(M)纳米粉体的方法，这种方法在250℃以下12h可以合成VO2(M)，在目前的液相合成方法中具有简单易行、省时节能的优势。与固相合成法比较，液相合成法的温度低、粒度小，但是反应时间比固相法长，采用液相-固相联合法合成VO2(M)的想法从这里萌生，著者于2021年发明了液-固联合法制备VO2(M)的方法，实现了在较低温度下(低于270℃)，较短时间内(少于6h)，合成纳米VO2(M)的目标。
本 书概述了钒氧化物V2O5、VO2、V2O3、VO 物理化学性质以及应用，钒氧化物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，二氧化钒的固、液、气三种合成方法的特点与现状；在理论计算和实验的基础上，详述了合成低价钒氧化物热力学参数计算方法，低价钒氧化物VO2 和V2O3的固相法制备与表征，二氧化钒的液相法制备与表征，二氧化钒液相法合成过程参数对产物的影响，玻璃表面钒氧化物的制备与性质，含钒玻璃的制备与性质；最后对钒氧化物的应用领域和研究方向进行了分析。
本书的出版得到了“辽宁省科学技术计划项目(2012221012)”的资助；书中固相合成法的研究得到了大连理工大学宁桂玲教授的指导；书中液相合成法实验主要由大连工业大学与大连民族大学联合培养硕士研究生牛晨完成，大连民族大学化学工程与工艺2009级本科生邰振、孙光冉参与了实验工作；书中液-固联合法实验主要由大连民族大学硕士研究生田孟骄完成，大连民族大学化学工程与工艺2017级本科生欧阳佳榕、徐航、李盟洋和2018级本科生程晓雪参与了实验工作，实验装置设计与维修得到了大连民族大学化学工程系张伟高级工程师的支持；在此一并表示衷心的感谢。
由于水平有限，书中难免出现不妥之处，敬请读者批评指正。
齐济
于大连民族大学
2022年3月
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