煤結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的理論研究.pdf

1、煤炭是我國的主體能源，但煤炭資源總量的40％為低品質(zhì)煤，針對這部分資源開展計(jì)算模擬研究，對煤化學(xué)的發(fā)展和煤資源提質(zhì)與優(yōu)化利用具有積極意義。煤是由多個(gè)結(jié)構(gòu)相似的基本結(jié)構(gòu)單元通過橋鍵連接而成的大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的混合物，其分子結(jié)構(gòu)和相關(guān)的物理化學(xué)性質(zhì)還不是很清楚。量子化學(xué)計(jì)算作為原子分子水平上研究復(fù)雜體系的理論工具，在煤結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的研究中逐漸獲得應(yīng)用。本文通過密度泛函計(jì)算，對幾類代表性煤分子的結(jié)構(gòu)、光譜性質(zhì)、裂解性質(zhì)和持水性質(zhì)進(jìn)行了計(jì)算研究，獲

2、得的主要結(jié)果如下:
　　(1)通過理論計(jì)算，預(yù)測了四類典型煤模型分子的結(jié)構(gòu)和光譜性質(zhì)，結(jié)合相關(guān)的實(shí)驗(yàn)表征，構(gòu)建了一類褐煤的結(jié)構(gòu)模型，計(jì)算得到的光譜與實(shí)驗(yàn)光譜符合得較好。
　　(2)調(diào)查了兩類煤結(jié)構(gòu)單元不同橋鍵裂解的熱力學(xué)性質(zhì)，預(yù)測了脫羧反應(yīng)的活化能和大致熱解溫度，探明了周圍官能團(tuán)對煤熱解行為的影響。計(jì)算表明，對于Ar-C-C-Ar結(jié)構(gòu)，苯環(huán)上給電子取代基可以促進(jìn)碳-碳橋鍵的斷裂，而吸電子基則相反。脫羧反應(yīng)的溫度大概在300℃