二氧化釩

二氧化釩是一種無機化合物，化學式為VO₂，是深藍色的固體。二氧化釩是兩性氧化物，溶於非氧化性酸，形成藍色的釩醯離子VO²⁺，溶於鹼形成棕色的[V₄O₉]²⁻，在高pH下形成[VO₄]⁴⁻。^[1]VO₂的相變溫度較低，約66 °C，電阻率、不透明度會在相變時發生改變。基於這些特性，VO₂已廣泛用於表面圖層^[2]、傳感器^[3]和成像^[4]等方面，以及在存儲設備中也有著潛在應用。^[5]

二氧化釩
IUPAC名 Vanadium(IV) oxide
別名	氧化釩(IV)
識別
CAS號	12036-21-4  Y
PubChem	82849
SMILES	[O-2].[O-2].[V+4]
性質
化學式	VO2
莫耳質量	82.94 g/mol g·mol⁻¹
外觀	深藍色粉末
密度	4.571 g/cm3（單斜） 4.653 g/cm3（四方）
熔點	1,967 °C
磁化率	+270.0·10−6 cm3/mol
結構
晶體結構	扭曲的金紅石結構（<70 °C, 單斜） 金紅石結構（>70 °C，四方）
危險性
警示術語	R：36/37/38
安全術語	S：26-36/37/39
NFPA 704	0 2 0
閃點	不可燃
相關物質
其他陰離子	二硫化釩 二硒化釩 二碲化釩
其他陽離子	二氧化鈮 二氧化鉭
相關化學品	硫酸氧釩
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

製備

二氧化釩的傳統製備方法是利用三氧化二釩和五氧化二釩的歸中反應：^[6]

V₂O₅ + V₂O₃ → 4 VO₂

K₃VO₄和KBH₄在溶液中發生還原反應，可以得到VO₂懸濁液，洗滌、乾燥可得VO₂粉末，將粉末在真空中進行熱處理，得到VO₂的納米顆粒。^[7]

五氧化二釩和碳按化學計量比反應，可以製得二氧化釩。該反應分為兩個階段，第一階段發生在674°C左右，反應生成V₆O₁₃，第二階段發生在710°C左右，得到VO₂。總反應式如下：^[8]

2 V₂O₅ + C → 4 VO₂ + CO₂↑

此外，還原五氧化二釩至二氧化釩的還原劑還有一氧化碳、氫氣、二氧化硫和草酸。^[9]

向含有VO²⁺（如VOSO₄）的溶液中加入適量鹼可以沉澱出水合物VO₂·xH₂O。^[10]

性質

VO₂是兩性氧化物，可溶於非氧化性酸或鹼。溶解在酸中得到藍色的VO²⁺離子，但在空氣中變綠。^[9]VO₂在空氣中加熱，或者和硝酸反應，會得到V₂O₅。^[10]