高阳炼焦煤碳、氧结构研究与光谱学表征

被引：15

作者：

葛涛 ^{[1
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WANG Meng ^{[2
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李芬 ^{[1
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闵凡飞 ^{[1
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张明旭 ^{[1
]}

机构：

[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

来源：

煤炭学报 | 2021年 / 46卷 / 03期

基金：

安徽省自然科学基金; 中国博士后科学基金;

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;

D O I：

暂无

中图分类号：

O657.3 [光化学分析法（光谱分析法）]; TQ533.1 [元素分析];

学科分类号：

070302 [分析化学]; 082903 [林产化学加工工程];

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。

引用

页码：1024 / 1031

页数：8

共 24 条

[21]

Poroperm characteristics of high-rank coals from Southern Qinshui Basin by mercury intrusion; SEM-EDS; nuclear magnetic resonance and relative permeability analysis[J] Zheng Zhang;Yong Qin;Xinguo Zhuang;Guoqing Li;Xiaoming Wang Journal of Natural Gas Science and Engineering 2018,

[22]

Probing the chemical nature of surface oxides during coal char oxidation by high-resolution XPS[J] Gianluca Levi;Osvalda Senneca;Mauro Causà;Piero Salatino;Paolo Lacovig;Silvano Lizzit Carbon 2015,

[23]

X-ray photoelectron spectroscopy study of oxidized coals with different sulphur content[J] Teresa Grzybek;Robert Pietrzak;Helena Wachowska Fuel Processing Technology 2002,

[24]

波谱解析法[M] 潘铁英; 张玉兰; 苏克曼; 编著华东理工大学出版社 2009,

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