煤炭学报

作者：柴双奇, 曾强,

关键词：准东煤田, 量子化学, 结构表征, 分子模型, 氧化燃烧特征,

以准东矿区五彩湾煤样为研究对象，利用计算机辅助软件 Chemdraw，Chem3D，Materi⁃ als Studio 等，根据实验数据提取煤微观结构参数表征信息，初步构建准东五彩湾煤分子模型，并通 过优化使其能量最小化，得到稳定的准东五彩湾煤三维模型。 在 20 ~ 800 °C ( 即 20，100，200，300， 400，500，600，700，800 °C)对煤样加热，进而对煤样开展工业分析及元素分析、X 射线光电子能谱、 X 射线衍射、傅里叶变换红外光谱、核磁共振碳谱等测试与实验，分析其宏、微观特征变化。 结果表 明:准东五彩湾煤结构以芳香碳为主，脂肪碳以支链形式或者链接芳香环存在，分子结构中烷烃侧 链长度较长;煤样中氧的主要赋存形态是醚氧基(C—O)，存在吡咯型氮及吡啶型氮，以吡咯型 氮(N-5)为主;硫以砜型硫为主，苯环以三、四取代为主;获得准东五彩湾煤分子式 C206H128O36N2， 构建其平面模型。 经过结构几何优化及退火模拟优化后，模型中芳香片层趋于定向，以范德华能占 比大而保持结构稳定性。 低温阶段(20~300 °C)，煤中 C 主要以 C—C，C—H 形态参与反应，生成 少量以 C—OH，C—O—C 赋存形态的 C 及一些以 C 柴双奇，曾强.基于量子化学的准东五彩湾煤分子结构模型构建与特征分析J.煤炭学报，2022，47(12):4504-4516.

来源：2022年第12期

《煤炭学报》期刊编辑部

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