¹³C NMR、FT-IR、Raman和建模技术对烟煤和无烟煤分子结构的应用研究

摘要

【目的】探究高精度煤的结构演化及其机理的定量表征。【方法】通过显微组分鉴定、镜质体反射率、工业品质、元素分析和光谱分析，确定了烟煤（FS1）和无烟煤（ZY1）碳骨架结构、官能团的赋存状态等信息，并通过计算机辅助分子设计建立2个分子结构模型。【结果】结果表明，随着煤化作用的进行，烟煤到无烟煤过程中，亚甲基的损失速率比甲基的损失速率快，芳香性增强，芳香环的脂肪族链变短且支化度较高，含氧官能团逐渐减少，煤结晶程度增强，煤的化学结构趋于成熟稳定，且煤中的脂肪碳减少，芳香碳增加，甲基碳和亚甲基碳含量减少。经过多次尝试确定了芳香炭、脂肪族侧链和氧官能团之间的键合模式，获得最终的分子结构模型：C₁₇₅H₁₆₂O₁₃N₂（FS1）、C₁₉₀H₁₅₉O₅N₃（ZY1）.该模型较好地反映煤的真实结构，模拟的¹³C NMR光谱与实验光谱具有良好的一致性。上述研究为不同变质程度煤的分子结构演化提供了理论参考，为建立高可信度的分子结构表征提供了方法。

关键词

煤 / ¹³C NMR / FT-IR / Raman / 分子结构模型