二氧化钒（VO₂）是一种多晶型材料,存在多种晶体结构,其中常见的结构有VO₂（B）、VO₂（M）和VO₂（R）等。该类材料具有典型的热致相变特性,在341K（68℃）附近会发生可逆的一级相变,由高温金属相（M相）转变为低温半导体相（R相）,相变前后其光学、电学和磁学等性能会发生突变,因此在光开关、激光防护层、智能窗等领域具有诱人的应用前景。另一方面,VO₂（B）具有层状结构,作为锂离子电池的正极材料时具有较高的充放电比容量和良好的循环稳定性能。然而,VO₂材料在智能窗等应用方面依然存在相变温度偏高、响应速度较慢、生产成本较高等问题;作为锂离子电池正极材料时,VO₂中的V⁴⁺在充放电过程中会发生歧化反应,使层状结构和离子的扩散通道受到破坏,导致材料的导电性能和结构稳定性降低,从而导致比容量和循环稳定性降低。材料晶粒尺寸纳米化和离子掺杂是提高材料性能的有效方法。本课题采用水热法制备了纳米尺寸的VO₂（B）,并以此为前驱体通过退火制备了纳米VO₂（M）,研究了制备条件及离子掺杂对纳米VO₂微结构、电化学性能及相变特性的影响,主要内容如下:一、以五氧化二钒（V₂O₅）为钒源,草酸（H₂C₂O₄）为还原剂,通过调控五氧化二钒浓度、还原剂与钒源比例等条件,探究制备条件对纳米VO₂（B）结构及电化学性能的影响。实验结果表明,当V₂O₅浓度一定时,随着H₂C₂O₄浓度的增加,VO₂（B）样品的晶粒尺寸先减小后增大。当H₂C₂O₄与V₂O₅的浓度比为1.50时VO₂（B）具有最大的比电容和较好的容量保持率,表现出良好的电化学性能。二、采用水热法制备了不同掺杂浓度的B相纳米V_1-x-x M_xO₂（M=Mn、Mo、W）系列样品,并研究了Mn离子掺杂浓度对样品微结构和电化学性能的影响。对于V_1-xMn_x O₂系列样品,其纳米棒样品的尺寸和比电容都随掺杂浓度的增加而呈现先减小后增大的趋势,当x=0.020时样品具有最大的比电容,且表现出优异的循环稳定性;适当浓度的离子掺杂有利于提高样品的导电性、比电容以及循环可逆性等电化学性能。三、以VO₂（B）为前驱体,通过退火制备出了高质量的纳米VO₂（M）系列样品。研究了离子掺杂、退火环境及退火温度等因素对样品微结构及相变特性的影响。结果表明:对于未掺杂样品,当退火温度为475℃时,VO₂（B）开始转变为VO₂（M）,同时样品的形貌也由VO₂（B）时的纳米棒逐步向VO₂（M）的纳米球转变;对于V_1-xW_xO₂样品,在600℃的退火温度下成功制备出纯相V_1-xW_x O₂纳米粉体,并且W离子掺杂可明显降低VO₂（M）的相变温度。随着掺杂浓度的增高,相变温度逐渐降低。本文通过优化制备工艺,获得了质量较好的系列VO₂（B）和VO₂（M）纳米样品,采用正电子湮没技术等手段对样品结构及性能进行了表征,研究了离子掺杂、退火环境、退火温度等因素对VO₂体系晶体结构、表面形貌、缺陷特征等微结构及电化学性能和相变温度的影响规律,为纳米VO₂电化学性能的提高及应用提供了实验基础资料。