题目：二氧化钒的简便制备及其性质研究

VO2在341K (68℃) 发生可逆的一级相变，从低温的半导体相变成高温金属相。伴随着相变的发生，VO2的光学与电学性质也会发生突变。VO2的这种光学和电学的突变性质使VO2成为智能节能领域一种十分有潜力的新型功能材料。VO2的制备已经引起了许多研究者的重视。目前，关于VO2的制备研究还主要集中在薄膜方面，但薄膜的制备工艺复杂，对设备要求高，而且难以实现大面积制膜。对于无法承受高温的表面则无法镀膜。与薄膜相比，VO2粉体材料有其独特的优势，粉体材料不但可以直接通过压片制成温敏开关，也可以通过与有机介质调浆，以简单的涂覆或喷涂工艺在大面积表面或无法承受高温的表面制膜，这无疑将会扩大VO2的应用领域。
本论文发展了两种操作简便的VO2的制备方法：草酸还原法和偏钒酸铵热解法。利用这两种方法获得了具有金红石结构的纯相VO2粉体材料。采用多种分析测试方法对样品进行了表征。采用X射线衍射 (XRD) 和X射线光电子能谱 (XPS) 对产物物相纯度和钒的价态进行了分析；通过热分析技术 (TG-DSC)、超导量子干涉磁量计 (SQUID)、电子自旋共振 (ESR) 以及电阻-温度关系测试等手段研究了VO2粉体的相变特性。尝试采用交流阻抗谱方法测试了VO2的交流电响，利用等效电路拟合法分析了材料的电性能。实验结果表明：
(1) 在草酸还原法中，适当的草酸（H2C2O4，还原剂）含量对控制钒的价态至关重要。最佳制备条件为：H2C2O4与V2O5的摩尔比为1:1，将H2C2O4 与V2O5混合物封装于通有N2气的石英管中，然后置于已预热至220 ℃ - 300 ℃的管式炉中，升温至600 ℃后保温2 小时。
(2) 在偏钒酸铵热解法中，利用无水CaCl2吸收分解产生的氨气，形成CaCl2×8NH3的方法控制反应体系中适当的还原剂量。CaCl2质量为NH4VO3的三倍为最佳。最佳热解温度为 600 ℃，保温时间2小时。热分解需在N2气氛保护下进行。
(3) 各种表征方法表明，两种方法制备的样品的热学性能、电学性能及磁学性能都在相变点发生突变，与文献报道相符。
(4) 我们还尝试利用交流阻抗谱法表征了VO2的交流电响应性质。利用等效电路拟合法获得了材料的电阻、电容和电感等性能参数。利用材料低温相的电导随温度变化的Arrhenius图，求得了材料的禁带宽度为0.6 eV，这一结果与文献报道中的理论计算值相符。