高阳炼焦煤碳、氧结构研究与光谱学表征 论文

通过对山西高阳炼焦煤煤质的深入分析，结合13C交叉极化/魔角旋转-核磁共振(13C CP/MAS-NMR)、傅里叶红外光谱(FTIR)及X射线光电子能谱(XPS)的多种光谱技术，研究揭示了该煤样中丰富的芳香结构、脂肪结构及羟基基团等关键成分的结构特征。高阳炼焦煤中芳碳率在0.73~0.77之间，芳核平均结构尺寸Xb为0.43，显示出较高的芳香性。具体而言，苯环五取代、苯环四取代和苯环三取代是煤样中主要的芳香烃结构，分别占比41.42%、30.65%和19.82%。亚甲基是该煤中最主要的脂肪烃结构，占比高达41.85%，而甲基和次甲基的含量分别为29.86%和28.29%，这表明煤中含有大量的烷基侧链和环状脂肪烃。

对于煤中的含氧官能团，研究指出，羰基和酚羟基是最主要的成分，它们与芳环上的π电子形成的羟基π氢键，占据了煤中羟基结构的73.20%。在芳香烃碳原子个数为118的高阳炼焦煤分子模型中，脂肪烃碳原子个数为25~32，甲基碳、亚甲基碳、次甲基碳、羰基和羧基的个数分别为7~8、9~11、6~8、5。同时，该模型中氧原子总数为7，其中羰基和酚羟基各有6个，另有1个氧原子用于醚氧键和有机硫中的砜或亚砜结构。