五牧場11號煤結構模型構建及其超分子特征.pdf

1、根據溫度-壓力關系，煤的變質作用可以分為低溫高壓型、高溫高壓型和高溫低壓型三類。不同的溫壓關系的煤變質作用形成的煤的組成結構具有一定的差異。了解這種差異及其原因是煤質預測及煤的高效合理利用的基礎。內蒙古五牧場分布有典型的高溫低壓變質作用導致褐煤向煙煤轉化帶。我們從分子角度對該地區(qū)的煤結構進行理論研究。根據工業(yè)分析、元素分析、13C-NMR、FTIR、XPS等分析，獲得了原煤、殘煤、抽提物分子結構中碳骨架信息、脂肪結構以及含氧官能團類型及

2、比例、氮原子的存在形式和比例等結構信息。以此為基礎，構建了三者的分子結構模型，并應用13C-NMR預測軟件ACD/CNMR predictor對其進行了修正，獲得了與實驗核磁共振譜圖吻合較好的原煤、殘煤大分子、抽提小分子結構模型。原煤大分子結構的芳香結構單元以苯、萘、蒽、菲為芳香結構單元，數量分別是1、2、2、1;氧原子以酚羥基、羰基、羧基的形式存在;氮原子分別以吡啶和吡咯的形式存在。殘煤大分子結構中芳香結構以菲、蒽為芳香結構單元，含氧

3、官能團以苯羥基、羰基的形式存在。氮原子只以吡咯的形式存在。吡啶抽提物分子芳香結構以苯、萘、蒽、菲為芳香結構單元，其中蒽較多，含氧官能團中羥基與羰基之比是8∶5。通過Material Studio軟件中Focite模塊的計算得到三個分子的穩(wěn)定構象以及能量特征。通過Amorphors模塊添加周期性邊界條件計算三個分子的密度，得到計算密度與實驗密度較為吻合。通過VAMP模塊計算三個分子各原子結合鍵的鍵長、鍵角及電荷布局數，得到不同結合鍵之間穩(wěn)