五牧場11號煤結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建及其超分子特征.pdf

1、根據(jù)溫度-壓力關(guān)系，煤的變質(zhì)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(guān)系的煤變質(zhì)作用形成的煤的組成結(jié)構(gòu)具有一定的差異。了解這種差異及其原因是煤質(zhì)預(yù)測及煤的高效合理利用的基礎(chǔ)。內(nèi)蒙古五牧場分布有典型的高溫低壓變質(zhì)作用導(dǎo)致褐煤向煙煤轉(zhuǎn)化帶。我們從分子角度對該地區(qū)的煤結(jié)構(gòu)進行理論研究。根據(jù)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(jié)構(gòu)中碳骨架信息、脂肪結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)信息。以此為基礎(chǔ)，構(gòu)建了三者的分子結(jié)構(gòu)模型，并應(yīng)用13C-NMR預(yù)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(jié)構(gòu)模型。原煤大分子結(jié)構(gòu)的芳香結(jié)構(gòu)單元以苯、萘、蒽、菲為芳香結(jié)構(gòu)單元，數(shù)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(jié)構(gòu)中芳香結(jié)構(gòu)以菲、蒽為芳香結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)以苯、萘、蒽、菲為芳香結(jié)構(gòu)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(gòu)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(jié)合鍵的鍵長、鍵角及電荷布局數(shù)，得到不同結(jié)合鍵之間穩(wěn)