飛行時(shí)間質(zhì)譜研究煤和模型化合物的熱解行為.pdf

1、煤熱解過程中發(fā)生大量復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，熱解產(chǎn)物的生成規(guī)律和分布與煤的分子結(jié)構(gòu)和組成密切相關(guān)。研究煤熱解產(chǎn)物，尤其是初級(jí)產(chǎn)物的產(chǎn)生規(guī)律和分布，建立產(chǎn)物與煤結(jié)構(gòu)間的關(guān)系，對(duì)于從分子水平上認(rèn)識(shí)煤的弱鍵合結(jié)構(gòu)有重要意義。由于煤結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，本論文選取有代表性的類煤模型化合物、聚合物和煤樣，利用飛行時(shí)間質(zhì)譜，通過二苯醚、聚2，6-二甲基-1，4-苯醚和煤的熱解實(shí)驗(yàn)，研究模型化合物熱解產(chǎn)物的形成規(guī)律并與煤熱解產(chǎn)物比較，將有助于更好地認(rèn)識(shí)煤的分子結(jié)構(gòu)。

2、
　　首先，利用飛行時(shí)間質(zhì)譜（分辨1400）結(jié)合真空紫外光電離研究了二苯醚在300-1200℃溫度下的熱解行為，并對(duì)熱解產(chǎn)物形成路徑進(jìn)行推測(cè)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在二苯醚熱解過程中，苯氧基在700℃發(fā)生脫羧反應(yīng)生成環(huán)戊二烯基和CO。雖然二苯醚在700℃熱解產(chǎn)生苯自由基，但由于此溫度下，氫自由基產(chǎn)量很少，因此并沒有苯生成。當(dāng)溫度升到1000℃以上，二苯醚熱解加劇，氫自由基量增多，苯自由基結(jié)合氫自由基形成苯。苯的另一重要形成途徑是環(huán)戊二烯基與甲

3、基的結(jié)合反應(yīng)，經(jīng)過結(jié)構(gòu)重整失去兩個(gè)H生成苯。
　　基于二苯醚熱解實(shí)驗(yàn)裝置的飛行時(shí)間質(zhì)譜分辨較低，自行搭建了一臺(tái)小型飛行時(shí)間質(zhì)譜，分辨（累加1 s）達(dá)到4000以上;并重新設(shè)計(jì)了原位熱解離子源，用于聚2，6-二甲基-1，4-苯醚、錫林郭勒煤、準(zhǔn)東煤、神華煤和C67肥煤的熱解行為，結(jié)果表明該方法能快速、全面地記錄熱解過程中產(chǎn)生的中間體和產(chǎn)物。
　　聚苯醚作為類煤模型聚合物，其熱解產(chǎn)物的形成規(guī)律有助于解釋煤熱解過程中相應(yīng)產(chǎn)物的形成

4、規(guī)律與煤分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。本論文還通過電子轟擊電離方法考察了四種煤的熱解過程中小分子化合物如H2、CH4、H2O、CO、CO2和含硫化合物的熱解逸出行為，通過真空紫外光電離方法（軟電離）考察了烷基苯、酚類、萘、菲和單烯類化合物的熱解逸出行為。結(jié)果表明:烴類、酚類等化合物的分布受H/C、O/C等因素的影響很大。煤熱解產(chǎn)物中小分子化合物和烴類、酚類等化合物的逸出規(guī)律揭示了煤的弱化學(xué)鍵合結(jié)構(gòu)信息:從200℃開始，煤側(cè)鏈上的脂肪羧酸開始發(fā)生脫羧反