成果速递丨西北大学胡鹏教授及其合作者系统阐述了钒氧化物的相图、结构、合成和应用

近日，我校物理学院胡鹏教授与武汉理工大学麦立强教授、香港中文大学龙祎教授合作，在期刊Chemical Reviews（2022年影响因子：72.087）上发表题为“Vanadium Oxide: Phase Diagrams, Structures, Synthesis, and Applications”的综述文章。胡鹏教授作为论文第一作者和共同通讯作者，武汉理工大学麦立强教授和香港中文大学龙祎教授为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金、陕西省重点研发计划及陕西省高校创新团队的支持。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00546

拥有多种氧化态和各种晶体结构的钒氧化物具有独特的电学、光学、光电和磁学性质，从而可以应用于多个领域。在过去的30年里，人们开展了钒氧化物的基础研究并探索了钒氧化物材料在离子电池、水分解、智能窗户、超级电容器、传感器等方面的潜力。尽管前期人们在钒氧化物的合成（水热、化学气相输运、原子层沉积）、性质（金属绝缘体相变、拉曼）、应用（催化、电池、传感、超级电容器）等方面进行过综述，并且胡鹏教授课题组也对钒氧化物的多刺激响应性质和能源方面应用做过综述（Appl. Energy 2018, 211, 200；Small 2018, 14, 1802025；Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1902066；Mater. Horizons 2019, 6, 1380），但是这些综述都是聚焦于某一种具体的钒氧化物或者某一具体应用方向，具有不同应用的不同钒氧化物的全面综述还未见报道。

本次发表的综述全面综述了各种钒氧化物的历史、相图、结构、合成和应用。文章中首先介绍了金属钒的发现历史及其氧化物的多样性，接下来从V−O系统的相图出发，介绍了V-O系统中的热力学稳定相及亚稳相，包括但不限于V2O3、V3O5、VO2、V3O7、V2O5、V2O2、V6O13和V4O9等热力学稳定相和热力学亚稳相。接下来详细综述了各种钒氧化物的晶体结构、相转换、合成方法及应用，尤其是在电池、催化、智能车窗、超级电容器、电致变色等方面应用的最新进展。

文章最后提出了该领域未来的一些发展方向：

1. 探索钒氧化物被低估的领域，例如利用其热相变特性进行生物热成像，智能医疗等；

2. 开发高水平的理论计算及机器学习，指导钒氧化物及其复合材料的合理设计，并更好地理解高性能器件的性能来源；

3. 可应用于新型电子器件的超薄或二维钒氧化物的制备；

4. 探索稳定钒氧化物（特别是热、光、湿度和氧气环境稳定性）相关器件的新方法；

5. 探索新的绿色化学合成方法，消除钒氧化物的毒性；

6. 实现双功能、三功能甚至多功能钒氧化物的集成有望大大降低成本和不同材料的不兼容性。

热力学稳定态的钒氧化物的结构及其应用

钒氧化物可能的未来发展方向

该综述有助于相关领域研究者了解钒氧化物的研究现状，为相关领域的学者提供参考，有望吸引材料科学、器件物理学、土木工程、机械设计和生物科学等学科领域专家对钒氧化物的兴趣，并将其与各自领域融合，为解决全球能源及环境危机中的关键挑战提供帮助。

转自：“西大科研”微信公众号

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