煤炭学报

作者：葛涛, WANG Meng, 李芬, 闵凡飞, 张明旭,

关键词：碳, 氧结构, 炼焦煤, 光谱学, 13C 交叉极化/魔角旋转-核磁共振, 傅里叶红外光谱, X射线光电子能谱,

通过对山西高阳炼焦煤煤质分析及13C 交叉极化/魔角旋转-核磁共振(13C CP/MAS-NMR)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)的联合解析，获取煤中芳香结构、脂肪结构、羟基基团、含氧官能团结构特征，以及芳碳率、芳氢率、芳核平均结构尺寸(Xb)等煤结构单元基本参数。研究结果表明，高阳炼焦煤中芳碳率为0.73~0.77，芳核平均结构尺寸Xb为0.43。苯环五取代、苯环四取代和苯环三取代是高阳煤中主要的芳香烃结构，占比分别为41.42%，30.65%和19.82%。亚甲基是高阳煤中最主要的脂肪烃结构，占比达到41.85%，甲基和次甲基含量分别为29.86%，28.29%，说明煤中含有较多的烷基侧链和环状脂肪烃。羰基和酚羟基是煤中最主要的含氧官能团，与芳环上π电子形成的羟基 π 氢键占煤中羟基结构的73.20%。在芳香烃碳原子个数为118的高阳炼焦煤分子模型中，脂肪烃碳原子个数为25~32，其中，甲基碳、亚甲基碳、次甲基碳、羰基和羧基的个数分别为7~8,9~11,6~8,5。氧原子个数为7，其中，羰基和酚羟基为6个，醚氧键和有机硫中的砜或者亚砜结构共用1个氧原子。构建高阳炼焦煤精准大分子模型需要更多的碳、氧原子个数，因此，必须对煤中硫、氮等杂原子结构做进一步的分析。

来源：2021年第3期

《煤炭学报》期刊编辑部

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