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二氧化钒具有多形态结构,其中金红石型VO2的金属-绝缘转变温度为341K。当温度高于341 K时,VO2的结构由单斜VO2(M)相转变为四方VO2(R)相。随着温度高于转变温度,其电学性能从低温绝缘相转变为高温金属相,当温度降低时,VO2由高温金属相转变为低温绝缘相。由于相变过程有热滞发生,因此相变为一级相变。同时,相变前后VO2的反射率、电导率、光透过率、以及磁化率都会发生突然的变化。该材料的光转换特性可用于各种红外光转化开关、能量的转换与储存等设备当中。本论文以V205为原材料、硼酸为掺杂剂、草酸为还原剂,采用水热合成法,在温度为265℃,压强为5MPa下,通过调控水热时间制备出高质量的VO2(M),及掺杂的V02(M)系列纳米粉体材料。所有制备的纳米粉样品都对其进行结构表征和性能测量,并研究了VO2的相转变、电学及光学等特性。主要研究内容及成果如下：①第三章主要研究VO2(A)纳米杆的相变、电学和光转变特性,VO2(A)相的结构和形貌分别通过x射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)来表征。差示扫描量热(DSC)曲线显示,加热过程中VO2(A)相的相转变温度为167.8℃。使用四探针法测量VO2(A)相样品的电阻率,电阻滞后现象显示V02(A)的相变为一级相变。根据阿仑尼乌斯曲线计算出VO2(AL)和高温VO2(AH)的活化能分别为0.39eV和0.37eV。变温红外光谱显示VO2(A)相纳米杆在红外区域具有良好的光学转换特性。②第四章主要研究星状VO2(M)的制备与表征,以五氧化二钒为原料,草酸为还原剂,改变两者摩尔比、填充比、反应温度及反应时间,得到制备高质量VO2(M)相的最佳条件：五氧化二钒与草酸的摩尔比为1：1.8,反应温度为265℃,反应时间为48 h。由x射线衍射(XRD)图谱看出,五氧化二钒与草酸的摩尔比为1：1.8时,所制备出的纳米粉体为纯VO2(M)相。透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)显示制备出的VO2(M)相为星状纳米晶体,晶面间距为0.4 nm。由差示扫描量热法(DSC)曲线可见星状VO2(M)相的在65.6℃处出现一个吸热峰,表示在65.6℃发生相转变。用四探针电阻法,测量了未掺杂的V02(M)相纳米材料的电阻,由变温电阻曲线看出未掺杂的VO2(M)相在67.2℃处发生明显的变化。③第五章主要研究硼掺杂对VO2(M)相的相转变温度的影响,由差示扫描量热法(DSC)测量结果可见,硼掺杂导致了的VO2(M)相的转变温度降低,掺杂量越大,转变温度降低的越多,对硼掺杂量为20%时,相转变温度降至53.9℃。红外吸收光谱(FT-IR)可见,在温度为55℃时,吸收谱在650-900 nm波段,有明显的吸收峰。由X射线光电子能谱(XPS)看出,VO2(M)晶格中的V原子被B原子所替代,在VO6八面体中,出现了部分的B-O-V键。硼掺杂量为5%、10%和20%的VO2(M)相样品,其电阻率分别在65.3℃、60.7℃及56.1℃处发生显著的变化。