DOI:10.1016/j.ceramint.2020.07.019
碳化鈦（TiC）纖維是一種極具吸引力的功能材料，在能源、環境和生物等領域有著廣泛的應用。本研究設計了一種簡單的前驅物固相反應法，以通過靜電紡絲制備TiC纖維。將聚乙烯吡咯烷酮（PVP）添加到合成的聚鈦氧烷（PTO）中來制備前驅體，并分析所得TiC纖維的合成過程、結構和熱性能。在對前驅體進行靜電紡絲后，可獲得均勻直徑約為1.22μm的光滑連續的前驅體纖維。隨著制備溫度的升高，纖維的相組成通過熱解和碳熱還原從TiCxOy演變成TiC。化學狀態分析結果表明，所制備的TiC纖維的表面表現出非常弱的氧化性，從而導致TiO2和TiCxOy的形成。另外，所有制備的纖維均顯示出均勻的形態且無粘附現象。采用本實驗方法可以獲得直徑約為0.55μm的連續TiC纖維。
圖1.前驅體的合成過程示意圖。
圖2.TiC纖維的制備過程：（a）靜電紡絲，（b）250℃下熱處理的前驅體，（c）加熱過程中的纖維演變，以及（d）熱處理后的TiC纖維。
圖3.聚鈦氧烷（PTO）溶液的合成步驟。
圖4.（a）合成的PTO和（b）纖維前驅體的FT-IR光譜。
圖5.纖維前驅體的合成步驟。
圖6.前驅體纖維的TG/DSC曲線。
圖7.（a）在不同溫度下制備的TiC纖維的XRD圖譜，以及（b）TiC主峰的放大圖。
圖8.（a）在1500℃下制備的TiC纖維的XPS光譜圖，以及與（b）Ti 2p、（c）C 1s、（d）O 1s相關的XPS光譜。
圖9.（a）經過250℃熱處理的前驅體纖維和在不同溫度下制備的TiC纖維的SEM圖像：（b）1200℃、（c）1300℃、（d）1400℃、（e）1500℃和（f）1600℃。
圖10.在1500℃下制備的TiC纖維的（a，b）TEM圖像和（c，d）高分辨率TEM（HRTEM）圖像。
