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1、第24卷第1期煤炭转化Vol124No112001年1月COALCONVERSIONJan12001X有机波谱法在分子煤化学领域中的研究进展1)2)3)4)5)王晓华宗志敏秦志宏魏贤勇何林涛摘要基于传统煤化学的局限性及煤分子结构方面的研究成果,认为分子煤化学应该利用先进可靠的分析手段从分子水平上揭示煤的结构,并从煤的分子结构出发,探索合理利用煤的有效途径.系统综述了红外光谱、核磁共振波谱、质谱、紫外光谱四大有机波谱方法在分子煤化学领域中的研究进展情况,并分别对上述现代分析检测技术在煤结构研究中的优势作了深入阐述,
2、最后指出基于分子煤化学的研究成果,可望实现温和条件下煤的定向转化.关键词有机波谱,分子煤化学,煤结构中图分类号TQ530提出的.0引言1煤结构的研究与分子煤化学煤炭作为我国主要的化石资源和能源,对我国国民经济的发展起着极其重要的作用.但随着经济化学是研究分子作用和反应规律的科学.但由的发展和人民生活水平的提高,煤作为燃料利用对于煤结构的复杂性,传统的煤化学未能在分子水平环境所造成的污染也日益突出,因而如何合理、洁上研究煤的结构及煤转化反应,致使煤化学的发展净、有效地利用煤,使之为我国国民经济的可持续和煤转化技术难
3、以取得根本性突破.在大多数情况发展发挥最大效益则具有重要的战略意义.下,煤所转化的产品都强烈依赖于煤的结构和性质.由于煤中碳含量高及无机矿物质和硫、氮等杂要使煤的价值得以充分发挥,必须在分子水平上认原子的存在,使它作为能源与石油、天然气、核能识煤的结构,即需要了解煤中有机质究竟是由哪些和水电等相比不具优势.但由于煤中富含芳环,特化合物组成的.只有如此,才可能有的放矢,对症别是缩合芳环,作为生产高附加值化学品的原料有下药,根据煤的分子结构特性确定合理的转化路线,石油和天然气不可比拟之处.因此由煤生产高附加这是建立分
4、子煤化学理论的基本出发点.值化学品应该是煤炭利用的合理途径,也是煤转化煤的结构研究一直是煤科学领域的热点和重要技术的根本发展方向.的基础研究内容.煤的结构包括两个方面的内容:一传统的煤转化工艺基本上是以热加工为主导技是煤的化学结构即煤的分子结构;二是煤的物理结术,能耗大、污染严重且产品附加值低,因而难以构即分子间的堆垛结构与孔隙结构.对煤结构的研推广应用.所以从煤本身的结构出发,探索温和条究包括揭示煤中有机物分子间和分子内的非共价键件下由煤获取高附加值化学品,是实现煤的定向转作用力和有机物各组分的分子结构.非共价
5、键作用[1]化的有效途径.分子煤化学正是基于上述事实而力涉及氢键、电荷转移、P2P相互作用及范德华力.X国家自然科学基金资助项目(20076051)、国家重点基础研究发展规划项目(G199902210101)、高等学校博士学科点专项科研基金和煤炭普通高校跨世纪学科带头人培养计划基金资助项目.1)博士生;2)博士、副教授;3)博士生、副教授;4)博士、教授、博士生导师,中国矿业大学化学工程学院,221008徐州;5)硕士、研究员,北京微量化学研究所分析中心,100091北京收稿日期:20002102246煤炭转化2
6、001年[2]利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、顺磁共振谱分子和各基团的振动形式.吴贵芬等用FTIR法(ESR)和核磁共振谱(NMR)等分析手段结合溶剂研究中国煤,并用A3030cm-1öA2920cm-1表示煤中的芳溶胀技术可以较深入地了解煤中非共价键的作用.环数,经与煤的CöH比较,发现有一致的变化趋势.[3]但仅仅了解煤中非共价键的作用对了解煤的成因和Wang等用退卷积处理煤的IR光谱并详细讨论实现煤的优化转化远远不够,更需要了解的是煤中了煤中C—H键的类型.Nye等利用煤的Raman光-1有机物各组分的
7、分子结构.对煤中有机物分子结构谱的无序谱带(1356cm)描述了煤中缩合芳环结的研究可分为无分离分析和可分离分析、破坏性分构单元的变化.析和非破坏性分析.由于煤的萃取物的结构特征反映了煤中的部分分子煤化学的核心内容是利用先进可靠的分析原始结构单元,所以根据萃取物的结构特征推测煤[4]手段从分子水平上揭示煤的结构.在认识煤的分子的结构是合理的.Sobkowiak等用散射FTIR分结构的基础上,可以深入了解煤种、煤中显微组分析了煤的吡啶萃取物,求出其中芳香族和脂肪族碳及煤的性质与结构的关系,探索合理利用煤的有效含量比
8、,并与用NMR测定的值进行了比较.刘颖[5]途径;基于分子煤化学的研究成果,实现温和条件等用FTIR对抚顺烟煤的有机组分进行了测定,下煤的定向转化,从中获得高附加值化学品,并开通过对抚顺烟煤的吡啶萃取物及萃取物的各色谱馏发出煤精细化学加工工艺.分进行了详细的官能团分析,指出抚顺烟煤及其吡啶萃取物和萃余残煤在结构上的异同,以及萃取物2有机波谱学在分子煤化学领域中的色谱馏分中
