V2O5具有半导体特性，是离子和电子传导的混合导电材料，因此可以作为锂离子电池阴极材料和电致变色材料。同时V2O5具有层状结构，有利于离子传输，具有较好的锂离子注入、脱出可逆性，这使得V2O5可以作为许多碱金属离子、有机复合物和聚合物等的嵌入主体，因而是一种性能优异的主体材料。但是由于V2O5nH2O干凝胶是半导体材料，电导率较低，在安全的电压范围内，嵌入锂离子的容量较低，同时嵌入的Li+离子与其主体结构之间强的作用力降低了其循环稳定性，而且电致变色效率较低，因此，限制了其作为离子储存层和电致变色层的广泛应用。本论文在实验室研究工作的基础上，结合溶胶—凝胶法和水热法合成了Mo或W掺杂V2O5稳定溶胶，并研究了电化学沉积薄膜的工艺。以此为新的主体材料，采用聚合物溶液直接插层法合成了新的客体一主体纳米复合薄膜。通过多种测试手段对V2O5基薄膜的结构、电学性能、电化学性能和电致变色性能进行了深入研究，探讨了导电机理、电化学机理和电致变色机理。最后组装并测试了电致变色器件的性能。获得了以下研究结论： 1．结合溶胶—凝胶法和水热法合成了无机物掺杂V2O5稳定溶胶。以熔融淬冷法合成的V2O5溶胶为主体材料，双氧水氧化法合成的聚过氧钼酸以及离子交换法合成的钨酸为前驱体，在水热条件下合成了Mo或W掺杂V2O5稳定溶胶。并采用浸渍—提拉法制备薄膜，研究了水热条件和组成对薄膜的结构及性能的影响。分析表明，Mo或W前驱体首先与V2O5溶胶发生氧化还原反应，水热条件下形成了固溶体，掺杂原子取代V位置或间隙位置，使主体结构发生畸变，但仍然保持着层状结构。同时掺杂原子的引入在V2O5带隙间引入新的能级，减小了禁带宽度，改善了薄膜的电学、电化学和电致变色性能，并且不同的组成导致不同的掺杂水平，使其电致变色性能也不同。 2．以Mo掺杂V2O5溶胶为电解液，采用阴极电化学沉积法制备了Mo掺杂V2O5薄膜，研究了电化学沉积电压对薄膜显微结构和性能的影响。电化学沉积工艺主要利用了不同离子在电解液和电极界面的氧化还原反应沉积薄膜，该法制备的薄膜致密度高，均匀并适合大面积镀膜，并且组成薄膜的颗粒排列有序，有利于Li+离子的迁移，从而提高了薄膜的电荷容量、循环可逆性和稳定性。在-0.3 V电压下沉积200s的薄膜电荷密度高达70 mC/cm2，呈现出橙红色→深绿色→蓝色的多致色现象，400～750 nm波长范围的最大透过率变化达到80％，是一种很有应用前景的电致变色材料。 3．采用聚合物溶液插层法合成了PEO/V2O5复合薄膜，深入研究了层结构、层间结构以及其对电学、电化学和电致变色性能的影响，并结合循环伏安法、Mott-Schottky曲线和电化学交流阻抗深入分析了电致变色过程。HRTEM直观地证明了纳米复合材料的层状结构，适量PEO通过氧化还原驱动插入V2O5层间取代层间水分子，提高了复合薄膜的电子电导率并降低了离子电导率，证实了V2O5具有各向异性，并且电子电导率源于V离子不同化合价之间的电子跃迁，离子电导率在于层间水分子形成的氢键的扩散。层间PEO与嵌入层间的Li+离子复合提高了薄膜的离子电导率，并有利于Li+离子迁移，从而提高了其电化学性能，同时PEO与V2O5的协同效应改善了其电致变色性能，电致变色过程符合离子和电子的双注入脱出机理，平带电位对应着电致变色的开始电压，PEO插入V2O5层间有利于V4+/V5+固态氧化还原跃迁的动力学过程的进行。 4．以Mo或W掺杂V2O5溶胶为新的高性能主体材料，采用聚合物溶液直接插层法合成了新的客体—主体纳米复合薄膜。无机物掺杂和PEO插层没有破坏主体材料的层状结构，复合薄膜具有无机物掺杂和聚合物插层的综合性能，获得了电化学性能优异的多致色的电致变色复合薄膜。 5．研究了无机物和聚合物修饰对薄膜电学、电化学和电致变色性能的影响，探讨了导电机理、电化学机理和电致变色机理。结果表明：无机物掺杂改变了V2O5主体材料的能带结构，以及聚合物与V2O5主体材料产生的界面效应和协同作用，改善了薄膜的电学、电化学和电致变色性能。复合薄膜的导电机理符合Mott的变范围一维、二维或三维的跃迁模型。掺杂原子阻碍了V2O5主体结构中V离子的过还原形成V3+，PEO与V2O5主体以及嵌入Li+离子之间的作用力，屏蔽或减小了Li+离子与V2O5主体之间的静电作用力，减少了Li+离子永久嵌入的可能性，从而提高了薄膜的循环可逆性和稳定性。电致变色过程符合离子和电子的双注入电致变色机理，并提出了Li+离子在V2O5基薄膜中的迁移模型。 6．采用以上制备的薄膜作为电致变色层和离子储存层，组装了结构为Glass/ITO/Electrochromic Layer/Electrolyte/Ionic storage layer/ITO/Glass的电致变色小型器件，器件在-2.0 V～+1.5V之间呈现了绿色到橙红色的连续变化现象，其在近红外区域的对比度达到50％，在电致变色灵巧窗和信息平板显示屏等领域具有潜在的应用前景。