本发明提供了一种原位改性二氧化钒纳米颗粒,其包括:金红石相纳米二氧化钒内核和外层接枝基团;其中,金红石相二氧化钒内核为三维尺寸均在100nm以下的颗粒状;外层接枝基团包含疏水性官能团。本发明利用改性剂,通过原位改性技术、接枝技术及水热反应,成功获得原位改性二氧化钒纳米颗粒,该颗粒由金红石相纳米二氧化钒内核和外层接枝基团组成,使得二氧化钒表面具功能化。外层疏水接枝基团使二氧化钒具疏水功能,有效的降低二氧化钒氧化的可能性,同时良好的分散在有机溶剂中。使其在制备涂料、涂覆工艺及后期应用过程中具有良好的有机相容性及化学稳定性,利于二氧化钒的大规模推广应用。本发明同时提供了相应的制备方法。