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本工作利用Factsage程序绘制了Ti-O系统和Ti-C-O系统的相稳定区图。以气体还原TiO2，随着氧分压的降低，TiO2首先还原转变为Magnéli相亚氧化钛TinO2n-1 (3＜n＜10)，进一步转变为低价钛氧化物，最终深度转化成为金属Ti。而在碳过量的碳热还原TiO2过程中，在CO-C共存的体系下，随着氧分压的降低，在Ti-O化物可直接从Ti3O5还原至TiC（若温度低于800K，lg(pco/pθ)＜-1.1时，由Ti4O7还原至TiC）。通过H2-CO2的平衡反应，控制反应体系的氧分压，设计Ti高温氧化的平衡实验，验证了理论计算绘制的Ti-O体系的相稳定区图结果与实验结果的趋势一致。利用TG-DTA分析了1363、1413、1463、1513K下Ar气氛中恒温C热还原TiO2的动力学过程。结果发现，C热还原TiO2过程为两段式反应机制，前一段是界面化学反应控速，后一段是三维扩散控速。推导了前后两段反应动力学表达式，并在界面化学反应模型和Jander模型的基础上，通过引入修正因子可以解释描述这个有预反应产物层积累的还原反应过程。两段中，反应界面反应控速的表达式为ξ1X1=ξ1{1-[1-(1.638×107 te-241106/RT+b0)]3}; 扩散控速的表达式为ξ2X2=(1-ξ1)·{(1-r0)3-[1-r0-(1.727×108te-323390/RT+b0)1/2]3}。 在合成Ti-O Magnéli相的基础上，进行了用5％H2-Ar还原MoO3制备Mo-O Magnéli相的研究。分别分析了873、883、893、903K恒温还原反应的TG-DTA数据。结果显示，还原过程属于两段式反应机理。根据903K还原各阶段产物的SEM形貌，发现还原过程存在晶体解理碎裂增加表面积的现象，认为两段反应动力学都为界面化学反应控速，只是反应级数不同。通过分别拟合两段反应动力学曲线，求出了还原反应的表观活化能和指前因子，并推导了各阶段的动力学表达式。第一阶段界面化学反应控速表达式为1-(1-X)1/2=8.38×109te-224910/RT;第二阶段界面化学反应控速表达式为[1-（1-X）1/2]1/2=1.98×106te-146459/RT。在动力学研究的基础上，以MoO3为原料在5％H2-Ar气氛下的管式炉中863K保温30min得到了97％纯度的Mo4O11。制备的Mo4O11经40％甲醛水溶液刻蚀36h，并用SEM观察刻蚀前后颗粒的形貌。结果显示，刻蚀前后颗粒粒径未发生明显变化，但颗粒表面出现了缺陷堆积和台阶形貌。XRD分析结果显示刻蚀后的Mo4O11晶粒(601)和(501)高指数晶面衍射峰增强。分别将甲醛刻蚀处理前后的Mo4O11组装在以锂片为对电极的扣式电池中，进行充放电循环测试。结果发现，甲醛刻蚀后的Mo4O11经30圈循环后容量保持在400mAh/g，相比于甲醛刻蚀前的30圈后约100 mAh/g，刻蚀使Mo4O11电化学稳定性得到了巨大的提升。 最后，研究了溶剂热法合成W18O49材料的反应过程。通过控制还原剂的碳链长度，反应物浓度，反应时间，探讨了微观生长动力学过程对形成W18O49材料纳米形貌的影响。通过调控反应过程中的成核速率和长大速率，制备出了具有多种形态的W18O49纳米材料。以氧化石墨烯为基底材料原位还原一维W18O49纳米线，成功合成出了W18O49-rGO复合材料，并通过氢气辅助还原法负载了纳米Pt颗粒，成功制备出了Pt/W18O49-rGO催化剂材料。采用SEM、XRD、TEM、XPS对Pt/W18O49-rGO进行了表征。结果发现Pt/W18O49-rGO具有二维/一维/零维/组合纳米结构，且Pt与W18O49及W18O49与rGO间具有较强的化学作用。将Pt/W18O49-rGO负载型催化剂与商业催化剂Pt/C (XC-72)进行了电催化性能比较。测试结果表明，在对甲醇电催化氧化过程中，前扫峰电位Pt/W18O49-rGO比Pt/C低0.018V，而前扫峰电流Pt/W18O49-rGO是Pt/C的1.68倍;抗CO中毒能力方面，Pt/W18O49-rGO催化剂的CO氧化脱附电位略低于Pt/C 0.079V，且其CO的饱和吸附量远高于Pt/C的。由于Pt/W18O49-rGO特殊的纳米结构，Pt颗粒不易聚集长大或者流失，其催化持久性也好于商业Pt/C。