Abstract The work studies the structure of two types of coal tar pitches (CTPs) modified with montmorillonite (MMT) in the form of nanopowder after annealing to 1000 and 2000 °C. The CTPs differed in polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) content and coking value (CV). The study of scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM) and x-ray diffraction (XRD) showed that the heat treatment of PAH-containing pitches modified with the ceramic filler to 1000 °C is a way to obtain a new clay-carbon nanocomposite, composed of turbostratic carbon, graphitic carbon, carbon nanotubes (CNT) and MMT. MMT act as a catalyst for carbon nanotubes growth via the gas phase at 1000 °C. Carbon nanotubes growth in pitch-derived carbon material occurred as a result of the presence of hydrocarbon compounds containing PAH evolved during thermal conversion to the carbon phase. Catalytic growth of carbon nanotubes from aromatic hydrocarbons-containing gaseous phase allows to reduce PAH emission during pitch-derived carbon thermal processing. The montmorillonite – modified carbon samples contained a graphitic phase built of preferred orientation crystallites. This phase consisted of well-ordered crystallites with the c-axis spacing, d002 = 0.335 nm. The process occurred due to catalytic graphitization at 1000 °C in the presence of montmorillonite.

中文翻译：

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蒙脱石纳米颗粒对煤焦油沥青热分解制碳的催化作用

摘要 该工作研究了纳米粉体形式的蒙脱石 (MMT) 改性的两种煤焦油沥青 (CTP) 在 1000 和 2000 °C 退火后的结构。CTPs 的多环芳烃 (PAH) 含量和焦化值 (CV) 不同。扫描电子显微镜 (SEM)、透射电子显微镜 (TEM) 和 X 射线衍射 (XRD) 的研究表明，将陶瓷填料改性的含 PAH 沥青热处理至 1000 °C 是获得新材料的一种途径。粘土碳纳米复合材料，由乱层碳、石墨碳、碳纳米管 (CNT) 和 MMT 组成。MMT 在 1000 °C 下通过气相作为碳纳米管生长的催化剂。碳纳米管在沥青衍生的碳材料中的生长是由于在热转化为碳相的过程中含有多环芳烃的碳氢化合物的存在。从含芳烃的气相催化生长碳纳米管可以减少沥青衍生的碳热处理过程中的 PAH 排放。蒙脱石改性碳样品包含由优选取向微晶构成的石墨相。该相由具有 c 轴间距 d002 = 0.335 nm 的有序微晶组成。该过程是由于在蒙脱石存在下在 1000 °C 下催化石墨化而发生的。从含芳烃的气相催化生长碳纳米管可以减少沥青衍生的碳热处理过程中的 PAH 排放。蒙脱石改性碳样品包含由优选取向微晶构成的石墨相。该相由具有 c 轴间距 d002 = 0.335 nm 的有序微晶组成。该过程是由于在蒙脱石存在下在 1000 °C 下催化石墨化而发生的。从含芳烃的气相催化生长碳纳米管可以减少沥青衍生的碳热处理过程中的 PAH 排放。蒙脱石改性碳样品包含由优选取向微晶构成的石墨相。该相由具有 c 轴间距 d002 = 0.335 nm 的有序微晶组成。该过程是由于在蒙脱石存在下在 1000 °C 下催化石墨化而发生的。