一、研究背景

这是一个结构控制的世界。复杂结构在所有材料尺度上都起着重要的作用。新的纳米结构可能导致新的纳米技术和纳米科学的发展。通过静电纺丝设备是制造一维管状/纤维状纳米材料的一种廉价而高效的技术虽然使用单喷嘴的静电纺丝基本技术可以很容易地制备直径从几纳米到微米的固体一维纳米结构纤维，但合成复杂的一维纳米结构（如空心结构、隔室结构或其他超结构纤维）的基本静电纺丝方法是困难的。与普通的一维固体纳米纤维相比，复杂的一维纳米结构由于其独特的电子输运性质和较大的比表面积，在光催化、电催化、药物传递、能量存储和传感器应用方面表现出更好的效果，可以满足新兴的多功能、集成化和微型器件的需求。为了解决制造上述复杂一维纳米结构的困难，一些文献报道了同轴喷丝器的设计和开发以及多通道核壳结构喷嘴的喷涂。例如，2003年，Loscertales等人首次提出了同轴喷雾喷嘴来制备具有核壳结构的超细纤维。2007年，多通道喷丝器被开发用于制造具有2至5个隔室的仿生多通道TiO2微管2012年，Chen等人报道了使用三同轴喷嘴制备空心石墨碳纳米球装饰的非晶碳纳米管迄今为止，用于静电纺丝的喷丝板和喷嘴的制造技术尚未更新，其他结构和功能的喷丝板和喷嘴尚未开发。

然而，上述喷丝板和喷嘴通常具有复杂的结构；它们的制造过程需要昂贵的微加工，并且由于它们的小尺寸和多层结构，它们的部件不便于组织，使用后难以清洁。此外，可用的实验参数和仪器操作条件太多，如静电纺丝溶液的表面张力和电导率、聚合物的分子量和质量分布、静电纺丝溶液的输送速率、外加电压和收集距离、环境温度和湿度、喷嘴的结构和直径、设备的稳定性和准确性等。在整个静电纺丝过程中相互作用，容易导致不理想的结果。

无机稀土发光纳米结构，包括氧化物、氟化物、硅酸盐和钛酸盐等，由于其颜色可调、对环境和生物友好、稳定性好、寿命长等优点，在微型led、纳米光电器件和生物医学等领域的应用得到了广泛的探索。特别是具有焦绿石结构的稀土钛酸盐材料，由于其优异的杂质耐受性和耐高温性，是发光应用的有希望的候选者。科学研究是一个不断进行的过程。在我们之前的工作中，采用简单的单喷嘴静电纺丝法合成了Y2Ti2O7纳米线、纳米管和纳米线嵌入纳米管纳米结构。本研究采用单喷嘴静电纺丝技术，利用钛源和锆源在潮湿空气环境中水解速率的差异，制备了一维Y2(Zr0.6Ti0.4)2O7:Eu管中纳米结构。制备的Y2(Zr0.6Ti0.4)2O7:Eu管中纳米结构由直径为250 ~ 340 nm的外管和直径为80 ~ 110 nm的内管组成。外管和内管的壁厚分别为~ 30 nm和~ 25 nm。众所周知，用Eu3+离子作为特征光谱探针来探测晶体结构与光学性质之间的关系。26,27本文研究了Y2(Zr0.6Ti0.4)2O7:Eu管中纳米结构的发光特性，特别是在高温下的发光稳定性和色漂特性，以研究晶体结构、形貌和光谱特性之间的关系，这对相关材料的设计、修饰、定制光电特性和应用具有重要意义。

二、摘要

新的纳米结构标志着新的纳米技术和纳米科学。本文采用简单的单喷嘴静电纺丝设备方法制备了新型的一维Y2(Zr0.6Ti0.4)2O7:Eu管中纳米结构。Y2(Zr0.6Ti0.4)2O7:Eu双层纳米管由直径为250 ~ 340 nm的外管和直径为80 ~ 110 nm的内管组成。外管的壁厚为~ 30 nm。内管的壁厚为~ 25 nm。该技术的关键是利用钛源和锆源在湿度为40-45%的空气气氛中水解率的差异来获得纳米级管中管结构。Y2(Zr0.6Ti0.4)2O7:Eu管中纳米结构在高温下具有优异的发光稳定性和较低的色漂性能。

三、结论

综上所述，采用单喷嘴静电纺丝设备技术制备了Y2(Zr0.6Ti0.4)2O7:Eu管中纳米结构。利用钛源和锆源水解速率的差异，制备了Y2(Zr0.6Ti0.4)2O7:Eu双层纳米管。Y2(Zr0.6Ti0.4)2O7:Eu管中纳米结构由直径为250 ~ 340 nm的外管和直径为80 ~ 110 nm的内管组成。外管和内管的壁厚分别为~ 30 nm和~ 25 nm。Y2(Zr0.6Ti0.4)2O7:Eu管中纳米结构在高温下比Y2(Zr0.6Ti0.4)2O7:Eu具有更好的发光稳定性和更低的色移性能。

图1.(a)一维Y2(Zr0.6Ti0.4)2O7:Eu管中纳米结构的XRD谱图；(b)对应（222）晶面的衍射峰放大；(c) Y2(Zr0.6Ti0.4)2O7:30% Eu和(d) Y2(Zr0.6Ti0.4)2O7:40% Eu荧光粉的Rietveld细化。

图2.(a) SEM图像，(b)放大SEM图像，(c)截面SEM图像（单纳米结构）；(d) Y2(Zr0.6Ti0.4)2O7:30% Eu管中管纳米结构的TEM图像，(e)放大TEM图像，(f) HR-TEM图像，(g) SAED图；(h) Y2(Zr0.6Ti0.4)2O7:30% Eu与0D纳米粒子的TEM图像。