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通过在玻璃表面粘贴温控节能贴膜来智能调控太阳能摄入量以实现对普通玻璃进行节能改造是建筑节能的热点研究方向。VO2是一种具有热致相变性质的金属氧化物，其在相变温度处发生金属-半导体相转变并伴有红外光波透过率的突变，可作为智能温控贴膜的功能材料。鉴于VO2纳米粉体是智能温控贴膜的核心材料，本文首次开发出低毒、廉价、高效的VO2(M)纳米功能粉体的制备技术;通过对反应过程及环境的控制实现具有不同尺寸、形貌、晶型的VO2粉体的控制合成，分析了VO2的成核、生长机制与相变过程，并探索了其组成、结构与性能的相关性;通过对VO2(M)纳米粉体进行掺杂改性来提升节能贴膜综合性能。主要内容和研究结果如下:
1.水热体系中VO2粉体的成核生长过程及相变的纳米尺寸效应:以V2O5和H2C2O4为水热反应原料，合成出纯相VO2(B)和VO2(M)纳米棒;揭示了水热体系VO2(B)向VO2(M)转化的原位成核长大机制，即VO2(M)纳米突起成核于VO2(B)纳米棒表面，VO2(B)直接向VO2(M)转化;首次发现了VO2(M/R)的MST可逆相变存在纳米尺寸效应，纳米尺寸效应的临界尺寸为13nm，当VO2(M)尺寸减小到3.2nm时，其相变温度由68℃降低至5℃。
2.VO2(A)纳米结构的可控制备、成核生长机理及应用于锂离子电池的电化学性能研究:首次实现了水热体系下VO2(A)一维纳米结构的可控制备，通过控制反应物浓度和反应时间可以实现VO2(A)长径比在10∶1到1000∶1之间任意调节;通过考察发现水热体系下其成核生长遵循取向吸附机理;将其作为锂离子电池正极材料进行充放电试验发现，VO2(A)纳米线具有优异的电化学性能，其比容量可以达到277mAh·g-1。
3.VO2(M)空心球的制备及其成核生长机理:利用VOSO4和尿素为反应原料，采取简单的一步水热法合成出由尺寸较小的VO2(M)纳米颗粒构筑而成的空心球结构，空心球直径约4～5μm，通过控制反应条件可以实现空心球表面的组成单元由50nm颗粒到长约2μm短棒的连续改变;水热体系中尿素对最终产物影响巨大，尿素分解产生的氨气为VO2(M)结构生成提供合适的碱性环境，尿素分解产生的二氧化碳气体则作为形成空心球的模板剂;这一工作为VO2(M)空心球的制备提供了新的方案，为VO2(M)空心球用于建筑物隔热节能奠定基础。
4.VO2(M)纳米粉体的可控制备及其机理研究:首次报道合成出VO2智能节能贴膜的核心材料VO2(M)纳米粉体，发现在水热体系中通过掺杂可以实现对VO2粉体的物相、尺寸和形貌的可控制备，并探讨了Sb3+掺杂对VO2物相、尺寸和形貌影响的内在机制;Sb3+掺杂的VO2(M)纳米粉体具有可逆相转变行为，其相转变温度在55～68℃之间，将功能粉体刮涂于PET表面制成智能温控贴膜，其光学性能优异可达到物理法和化学法制备的VO2薄膜水平。
5.VO2(M)节能贴膜综合性能提升研究:为了克服VO2智能贴膜相变温度高(65℃)、可见光透过率低(35％)和让人难以接受的棕黄色外观等实际应用问题，我们对其核心材料VO2(M)纳米粉体进行F掺杂改性研究。结果表明，2.93％F掺杂的VO2(M)纳米粉体颗粒尺寸小于30nm，相变温度低至35℃，与纯VO2贴膜相比其在保持优异的太阳能调控能力(10.7％)和合适的可见光透过率(48.7％)的基础上具有更高的太阳热遮蔽性能(35.1％)。这些性能的改善使F掺杂VO2贴膜成为首款可以应用于玻璃节能改造的智能温控节能商业产品。