二氧化钒

更新时间:2023-06-25 17:58

二氧化钒(Vanadium(IV) oxide)是一种氧化物,分子式为VO2,分子量为82.94。为深蓝色晶体粉末,单斜晶系结构。不溶于,易溶于酸和中。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、一氧化碳草酸还原五氧化二钒制得。用作玻璃、陶瓷着色剂

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。

制备方法

五氧化二钒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。

应用领域

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。

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:1

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