高阳炼焦煤碳、氧结构研究与光谱学表征
来源期刊：煤炭学报2021年第3期
论文作者：葛涛 WANG Meng 李芬 闵凡飞 张明旭
文章页码：1024 - 1031
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;
摘 要：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/MASNMR)、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。
葛涛1,2，WANG Meng2，李芬1，闵凡飞1，张明旭1
1. 安徽理工大学材料科学与工程学院2. Department of Civil and Environmental Engineering,University of Houston
摘 要：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/MASNMR)、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。
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;
