波谱分析在煤化学中应用

《波谱分析在煤化学中应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、核磁共振波普在煤化学研究中的应用摘耍本文介绍了不同核磁共振方法在煤化学研究中的应用，其中主耍论及核磁共振中H1-NMR和13C-NMR这两种技术。关键词核磁共振波普煤化学Hl-NMR13C-NMR1、41言煤中碳含量高及无机矿物质和硫、氮等杂原子的存在，使它作为能源与石油、天然气、核能和水电等相比不具优势.但由于煤中富含芳环，特别是缩合芳环，作为生产高附加值化学品的原料有石油和天然气不可比拟之处。因此由煤生产高附加值化学品应该是煤炭利用的合理途径，也是煤转化技术的根本发展方向。煤结构的研究一直是煤化学的中心环节。通常用W种方法研究煤的组成结构。一种是化学方法，降解煤的大分子结构为有代

2、表性的碎片，从碎片结构推测煤的原始结构。另一种方法是物理方法，即通过对固体煤进行非破坏性的研究，直接检测煤的结构，如红外光谱、固体核磁共振波谱、X射线衍射、电子光谱、光电子能谱等的应用。2、煤化学中H1-NMR和13C-NMR的应用(1)核磁共振氢谱是研究煤液化产物结构的宥效方法。早在1955年，Fricdlc和Brown就开始用Hl-NMR研究煤中抽出物的结构，了解其中氢分布情况。1960年，Brown和Ladner发展了一奪经验公式被称为Brown-Ladner方程，在氢谱数据的基础上，通过一些必耍的假设，计算碳原子的分布信息，得出了煤液化产物的芳香度，这一经典方法一直被许多研究

3、者采用和改进。由于111-NMR中各类型氢信号均出现，定量分析较准确，是一种较成熟的分析方法，在煤结构研究中得到广泛应用。(2)为了得到高分辨的固体1H-NMR,常联合使用多脉冲和魔角旋转的CRAMPS技术，由于CRAMPS技术可直接测定煤中不同类型氢的分布，与CP/MAS测得的碳分布结合起来，可直接获得煤的芳氢和芳碳比(H八；)。二维谱技术中的氢-氢相关谱(1H-1HCOSY谱)可提供1H-1H之间通过成键作用的相关信息，COSY谱已应用于煤的液体产物中氢化芳呑环结构的确定.一般情况下，对煤大分子结构的鉴定，可结合1H-1HCOSY谱和C-HCOSY谱，逐个推出各官能团之间的关联，

4、得出不同的子结构，从而推断出整个煤大分子骨架结构模型［4］。(3)朱素渝等用13C-NMR和1H-NMR联合解析法及1H-NMR/KTIR解析法分别求得了平朔煤镜质组毗啶抽提物中7个馏分的平均分子结构参数，并结合其它分析结果构造了以上7个馏分的平均分子结构模型。徐秀峰等利用11卜NMR,13C-XMR及DRPT技术分析了气煤毗啶抽提残煤热解加氢产物的组成结构，计算得到了各组分的平均分子结构屮含有的芳环数、芳核片数和平均取代度，这些结果对推断原始煤的大分子结构具有参考价值。马志茹等利用高分辨1H-NMR和定量13C-XMR方法对峰峰肥煤热解加氢产物进行了定性及定量分析，得到Y各个馏分的

5、氢、碳原子的分布，计算了各馏分的平均结构参数，获得了峰峰肥煤的结构特扯。(4)近年来出现的核磁井振成象技术已开始应用于煤的研究中，探测煤的化学和物理结构。Dieckman等用吡啶和氘代吡啶处理煤，观察质子成象.被氘代溶剂溶胀的煤可用來描绘煤大分子结构中的小分子流动相部分，用质子溶剂处理的煤可用来观察进入煤屮溶剂的分布情况。附表用于煤研究的主要团，UC-NMR技术名称作用备注大功车去價消除WC«拽相互作网约几千解兹需螫比在液态"CNMR中C多的功車去俱嚎角旋轩(MAS)稍除化学位移齐向荈性，芳香破峰为〉样品在与磁场成54M4'的洧度以〉lOOppm的宽綠2kHz的速度蜿转文叉梅化为得钓

6、正常的F1D方式•遵免长的糖蠓在Hsrtm^mnHahn条件下•磁比播度从1H»移列"C，灵•度提高4侑，为确铨迟定芳件区和酯肪区的最大强度，常使用动态核提高灵嫩度可变CP时间磁化》度从未成对电子转移到1^：.如t需要的话可通过1H自旋.及敬度约提布进编供技术.TOSS和消除迕髙场悄况下进中的G旋边带100格味冲(T列叶凋节边带的相位•俱不蚵雳PASS咏冲序列免連餐拽失a度可变CP时阆区分®了•化琪在短接觖时间現澜«搽去相区分)7瑛中叔磙和季碳.防肪確巾运动的(CH,和烷基CH:)与＜5囲的CH:.在CP后约50^，去撺偶梅去偶边带分析CH基団分辨桥1•、萋桥头和核芳礦原子花炻场谱中

7、使用边带的相对强嗖3、参考文献[1]韩秀文.二维核磁共振实验(讲义)，1990[2]张鹏洲，李丽云，叶朝辉.燃料化学报，1993,21(3):310〜316,327〜331[3]王旭珍，顾永达，盛网英.GC/MS分析煤抽岀物屮的含氮杂环化合物.现代科学仪器，2000(2):15217[4]马志茹，张蓬洲，赵秀荣等.峰峰肥煤热解加氢产物的高分辨NMR研究.燃料化学学报，1996,24(2):1552161[1]李香兰，王仲英.低温煤焦油馏分的组成和统计结构表