二氧化钒

二氧化钒是一种无机化合物，化学式为VO₂，是深蓝色的固体。二氧化钒是两性氧化物，溶于非氧化性酸，形成蓝色的钒酰离子VO²⁺，溶于碱形成棕色的[V₄O₉]²⁻，在高pH下形成[VO₄]⁴⁻。^[1]VO₂的相变温度较低，约66 °C，电阻率、不透明度会在相变时发生改变。基于这些特性，VO₂已广泛用于表面图层^[2]、传感器^[3]和成像^[4]等方面，以及在存储设备中也有着潜在应用。^[5]

二氧化钒
IUPAC名 Vanadium(IV) oxide
别名	氧化钒(IV)
识别
CAS号	12036-21-4  Y
PubChem	82849
SMILES	[O-2].[O-2].[V+4]
性质
化学式	VO2
摩尔质量	82.94 g/mol g·mol⁻¹
外观	深蓝色粉末
密度	4.571 g/cm3（单斜） 4.653 g/cm3（四方）
熔点	1,967 °C
磁化率	+270.0·10−6 cm3/mol
结构
晶体结构	扭曲的金红石结构（<70 °C, 单斜） 金红石结构（>70 °C，四方）
危险性
警示术语	R：36/37/38
安全术语	S：26-36/37/39
NFPA 704	0 2 0
闪点	不可燃
相关物质
其他阴离子	二硫化钒 二硒化钒 二碲化钒
其他阳离子	二氧化铌 二氧化钽
相关化学品	硫酸氧钒
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

制备

二氧化钒的传统制备方法是利用三氧化二钒和五氧化二钒的归中反应：^[6]

V₂O₅ + V₂O₃ → 4 VO₂

K₃VO₄和KBH₄在溶液中发生还原反应，可以得到VO₂悬浊液，洗涤、干燥可得VO₂粉末，将粉末在真空中进行热处理，得到VO₂的纳米颗粒。^[7]

五氧化二钒和碳按化学计量比反应，可以制得二氧化钒。该反应分为两个阶段，第一阶段发生在674°C左右，反应生成V₆O₁₃，第二阶段发生在710°C左右，得到VO₂。总反应式如下：^[8]

2 V₂O₅ + C → 4 VO₂ + CO₂↑

此外，还原五氧化二钒至二氧化钒的还原剂还有一氧化碳、氢气、二氧化硫和草酸。^[9]

向含有VO²⁺（如VOSO₄）的溶液中加入适量碱可以沉淀出水合物VO₂·xH₂O。^[10]

性质

VO₂是两性氧化物，可溶于非氧化性酸或碱。溶解在酸中得到蓝色的VO²⁺离子，但在空气中变绿。^[9]VO₂在空气中加热，或者和硝酸反应，会得到V₂O₅。^[10]