内蒙古褐煤大分子结构模型优化与高温燃烧机理的分子动力学模拟研究

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作者 贾进章 田昊 +3 位作者 贾鹏 赵丹 王东明 宋海龙 《煤炭转化》 北大核心 2025年第2期35-46,共12页

在分子水平上了解褐煤的高温燃烧机理是至关重要的。通过工业分析和元素分析,XPS,^(13)C NMR核磁共振实验和表征数据构建了内蒙古褐煤大分子结构模型并对其进行了结构优化,基于反应力场分子动力学(ReaxFF MD)模拟,利用AMS软件研究了其在... 在分子水平上了解褐煤的高温燃烧机理是至关重要的。通过工业分析和元素分析,XPS,^(13)C NMR核磁共振实验和表征数据构建了内蒙古褐煤大分子结构模型并对其进行了结构优化,基于反应力场分子动力学(ReaxFF MD)模拟,利用AMS软件研究了其在2500 K~4000 K高温下的燃烧行为,重点分析了4000 K高温下的燃烧特性。通过ReaxFF MD的模拟结果得出了褐煤高温燃烧过程中的主要气体和自由基产物的反应占比,确定了褐煤高温燃烧的主要气相产物(CO_(2),CO,H_(2)O,O_(2))和活性物种(·O,·H,·OH,·CHO,·CH_(2)O,·CHO_(2))。通过MS软件的Dmol^(3)模块,重点分析了主要燃烧产物的静电式分布和扩散特性。结果表明:内蒙古褐煤的燃烧过程包括多种复杂的物理化学相互作用;通过静电势分布和扩散特性分析发现,自由基在燃烧链反应中生成和消耗对燃烧过程的维持至关重要(特别是·OH和·H),电势分布显示出明显的高活性特征,扩散特性表现出高扩散性和高迁移性,表明高温环境下的扩散和反应活性对燃烧效率和链反应的延续起到了关键作用,进一步揭示高温可以有效促进自由基的生成和消耗,从而优化燃烧效率并减少污染物的生成。 展开更多

关键词 褐煤燃烧 大分子结构模型 REAXFF MD 模拟 高温燃烧 自由基动力学

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页岩干酪根平均分子结构模型的构建方法

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作者 施砍园 陈君青 +1 位作者 庞雄奇 惠沙沙 《地质论评》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期337-338,共2页

页岩中的主要有机成分是干酪根。一个真实的干酪根分子结构模型是利用分子动力学研究页岩有机质微观性质的基础。前人多建立二维干酪根模型,对三维干酪根结构模型的建立较少。因此,很有必要介绍一种建立页岩干酪根的三维分子结构模型的... 页岩中的主要有机成分是干酪根。一个真实的干酪根分子结构模型是利用分子动力学研究页岩有机质微观性质的基础。前人多建立二维干酪根模型,对三维干酪根结构模型的建立较少。因此,很有必要介绍一种建立页岩干酪根的三维分子结构模型的详细步骤。笔者等基于构建出的南堡页岩干酪根的二维分子结构模型,利用分子动力学模拟的手段,根据干酪根的密度. 展开更多

关键词 页岩 干酪根 平均分子结构模型 分子动力学模拟

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小保当富镜煤与富惰煤大分子结构模型构建及分子模拟

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作者 邹晓艳 李焕同 +3 位作者 朱志蓉 姚征 马越 赵培 《中国煤炭》 北大核心 2024年第4期105-114,共10页

运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)及^(13)C核磁共振谱等方法,分析研究了小保当煤富镜质组分离物(XV)和富惰质组分离物(XI)的大分子结构。研究结果表明,小保当煤中氧元素主要是以羰基、醚键、醚氢键、羟基环氢键等形... 运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)及^(13)C核磁共振谱等方法,分析研究了小保当煤富镜质组分离物(XV)和富惰质组分离物(XI)的大分子结构。研究结果表明,小保当煤中氧元素主要是以羰基、醚键、醚氢键、羟基环氢键等形式存在,XI结构中的羰基氧含量高于XV结构;氮元素主要以吡啶型氮(N-6)和吡咯型(N-5)的形式存在,XPS S(2p)谱信号极弱,在构建平均结构模型时不考虑硫的赋存形式。XV和XI的芳碳率分别为57.91%和66.02%、桥碳和周碳之比分别为0.17和0.33、脂肪碳和芳香碳之比分别为0.97和0.71;XV较XI含有较多的链状或者环状脂肪结构,XV结构中芳香核以苯和萘为主,平均尺寸为0.448 nm,平均缩合环数为2.68;XI结构中芳香核以萘和蒽为主,平均尺寸为0.676 nm,平均缩合环数为3.03。2种煤大分子结构的分子式分别为C_(170)H_(150)O_(40)N_(2)与C_(192)H_(136)O_(37)N_(2),利用所构建的分子结构模型可进一步研究煤的热解、孔隙结构演化及煤层气吸附等机理。 展开更多

关键词 富镜煤 富惰煤 分子结构模型 密度模拟 核磁共振谱模拟 孔隙模拟

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成庄无烟煤大分子结构模型及其分子模拟 被引量：41

4

作者 相建华 曾凡桂 +3 位作者 李彬 张莉 李美芬 梁虎珍 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期391-399,共9页

利用晋城矿区成庄矿煤的工业分析、元素分析、13C-NMR、XPS等实验结果,构建了其大分子结构模型。模型中,芳香碳以2、3、4环结构为主,最大环数达五个;脂肪碳以甲、乙基侧链及环烷烃的形式存在。九个氧原子分别以七个羰基(主要为醌基)、... 利用晋城矿区成庄矿煤的工业分析、元素分析、13C-NMR、XPS等实验结果,构建了其大分子结构模型。模型中,芳香碳以2、3、4环结构为主,最大环数达五个;脂肪碳以甲、乙基侧链及环烷烃的形式存在。九个氧原子分别以七个羰基(主要为醌基)、一个羟基及一个醚氧的型式存在;两个氮原子以吡咯的形式存在。硫原子含量很低,在模型构建中没有体现。采用分子力学(MM)和分子动力学(MD)方法,对成庄煤结构模型进行能量最小化模拟。结果表明,分子内及分子间芳香层片之间的π-π相互作用,使其以近似平行的方式排列;高煤级煤结构中,短程有序的原因主要是分子间芳香层片的定向排列。分子间的氢键能及范德华能使结构达到最稳构型。 展开更多

关键词 成庄无烟煤 分子结构模型 分子力学 分子动力学 能量最小化构型

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兖州煤大分子结构模型构建及其分子模拟 被引量：27

5

作者 相建华 曾凡桂 +4 位作者 梁虎珍 孙蓓蕾 张莉 李美芬 贾建波 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期481-488,共8页

结合兖州煤的工业分析与元素分析及13C CP/MAS NMR实验结果构建了其大分子结构模型;芳香化合物以苯为主;脂肪结构以脂肪侧链、环烷烃和氢化芳环的形式存在,且甲基、亚甲基和次甲基的含量相当;17个氧原子分别以羧基、羰基与羟基型式存在... 结合兖州煤的工业分析与元素分析及13C CP/MAS NMR实验结果构建了其大分子结构模型;芳香化合物以苯为主;脂肪结构以脂肪侧链、环烷烃和氢化芳环的形式存在,且甲基、亚甲基和次甲基的含量相当;17个氧原子分别以羧基、羰基与羟基型式存在;三个氮原子分别以吡啶与吡咯的形式存在;五个硫原子以噻吩型硫的型式存在。采用分子力学(MM)和分子动力学(MD)对兖州原煤化学结构模型进行能量最小化模拟,显示稳定大分子结构的主要能量按大小排序依次为范德华能、键扭转能、键角能与键伸缩能;分子内芳香层片之间的π-π相互作用,使其以近似平行的方式排列。量子化学半经验方法(AM1)模拟结果表明,羰基碳原子相连的C-C键的活性比较高;模型中与S相连的C原子、边缘C原子都有较多的负电荷,易于发生氧化反应,而芳香碳原子所带电荷较少,稳定性很高。 展开更多

关键词 兖州煤 大分子结构模型 分子力学 分子动力学 量子化学

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羧酸系混凝土超塑化剂的作用机理及分子结构模型设计 被引量：14

6

作者 冉千平 丁蓓 +1 位作者 游有鲲 刘加平 《功能高分子学报》 CAS CSCD 2004年第1期159-164,共6页

　简要讨论了羧酸系混凝土超塑化剂的作用机理和分子设计原理,并详细分析了各种不同超塑化剂分子结构模型与分散和保坍性能之间的关系,提出了新型超塑化剂的分子设计原则,设计了一种集大减水、高保坍、低掺量的分子结构模型,对模型进行... 　简要讨论了羧酸系混凝土超塑化剂的作用机理和分子设计原理,并详细分析了各种不同超塑化剂分子结构模型与分散和保坍性能之间的关系,提出了新型超塑化剂的分子设计原则,设计了一种集大减水、高保坍、低掺量的分子结构模型,对模型进行了试验验证,结果证实了其分子设计原则的可行性。 展开更多

关键词 混凝土 羧酸系超塑化剂 作用机理 分子结构模型 分子设计

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神东2^(-2)煤镜质组大分子结构模型^(13)C-NMR谱的构建与修正 被引量：22

7

作者 贾建波 曾凡桂 孙蓓蕾 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期652-657,共6页

利用浮沉离心法得到了神东原煤的镜质组(SDV),并对其进行了固体13C-CP/MAS NMR测试和元素分析。由13 C-NMR实验得到了SDV中碳原子的结构分布特征和12种结构参数。结果表明,在SDV的结构中芳香碳原子的存在形式主要是缩合程度为2的萘,其... 利用浮沉离心法得到了神东原煤的镜质组(SDV),并对其进行了固体13C-CP/MAS NMR测试和元素分析。由13 C-NMR实验得到了SDV中碳原子的结构分布特征和12种结构参数。结果表明,在SDV的结构中芳香碳原子的存在形式主要是缩合程度为2的萘,其余则是以苯环和含杂原子的芳香环。利用结构参数和元素分析的结果构建了SDV的大分子结构模型,并运用13C-NMR预测软件ACD/CNMR predictor计算了SDV大分子结构模型的13C化学位移。根据计算结果对SDV的大分子结构模型进行了修正,获得了能和实验谱图吻合较好的大分子结构模型。 展开更多

关键词 镜质组 13C-NMR 神东2-2煤 化学位移 大分子结构模型

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煤分子结构模型构建及优化研究 被引量：16

8

作者 张志军 王露 李浩 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期245-253,共9页

从分子层面认识煤的分子结构特征对实现煤炭合理利用及高效转化具有重要意义。以淮北矿业集团青东煤矿煤为研究对象,通过工业分析、元素分析、核磁共振碳谱(13C-NMR)及X射线光电子能谱(XPS)等测试方法,对其分子结构进行研究。结果表明,... 从分子层面认识煤的分子结构特征对实现煤炭合理利用及高效转化具有重要意义。以淮北矿业集团青东煤矿煤为研究对象,通过工业分析、元素分析、核磁共振碳谱(13C-NMR)及X射线光电子能谱(XPS)等测试方法,对其分子结构进行研究。结果表明,青东煤的芳香化合物以2、3环结构为主;脂肪结构以甲、乙基侧链及环烷烃形式为主;分子结构中芳香桥碳与周碳比为0.35。氧原子以羰基和酚羟基形式存在,氮原子分别以吡啶和吡咯形式存在,硫原子含量较低,在该模型中不再考虑。依此构建青东煤大分子平均结构模型,其分子式为C_(142) H_(128) N_(2) O_(3),分子量为1910.60。煤的大分子结构中芳香结构单元包括2个苯环、2个萘、4个蒽;杂原子以2个羰基和1个酚羟基、1个吡啶和1个吡咯的形式存在。对单个大分子结构模型进行结构优化和退火动力学模拟研究,桥键、脂肪键等化学键发生了明显的扭转,分子内芳香片层之间的π—π相互作用使相邻芳香片层之间趋于近似平行排列;总势能由2121.14 kJ/mol下降到1255.85 kJ/mol,其中键伸缩能及范德华能占主导地位。将18个青东煤大分子模型构建成聚集态结构模型。经过分子力学和分子动力学模拟优化后,大分子受周围分子的制约,原本近似平行排列的片状芳香碳结构发生扭曲形变,结构杂乱。研究构建的青东煤大分子结构模型可为选择浮选药剂提供模型基础。 展开更多

关键词 核磁共振碳谱 XPS 分子结构模型 分子动力学 结构优化

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沁水盆地南部无烟煤大分子结构模型及其含甲烷力学性质 被引量：6

9

作者 张彬 曾凡桂 +3 位作者 王德璋 康官先 张晓雨 康天合 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期534-543,共10页

受地质因素影响的煤体结构能够影响煤层气井的产气能力,且在实际地质条件下,煤储层往往含有甲烷,使得含甲烷煤体的力学性质与储层压裂改造的效果密切相关。通过工业分析、元素分析、核磁共振碳谱(13 C-NMR)和X射线光电子能谱(XPS)等手... 受地质因素影响的煤体结构能够影响煤层气井的产气能力,且在实际地质条件下,煤储层往往含有甲烷,使得含甲烷煤体的力学性质与储层压裂改造的效果密切相关。通过工业分析、元素分析、核磁共振碳谱(13 C-NMR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段测试和分析了山西沁水盆地寺河矿无烟煤的元素组成、原子比和官能团类型与分布等分子结构特征,构建了其大分子结构模型,模型的碳含量和密度与实测值具有较好的一致性。采用蒙特卡洛法模拟计算了甲烷在无烟煤中的吸附量、吸附位和吸附热,得到了甲烷在无烟煤中的吸附构型。结果表明:甲烷在无烟煤中的饱和吸附量为22.4个/晶胞,Langmuir压力为1.12 MPa,无烟煤模型中的芳香碳、吡啶型氮和吡咯型氮以及羧基是甲烷分子主要吸附位,等温吸附热随吸附压力的升高呈对数下降,说明甲烷在低压力时率先占据无烟煤表面的高能吸附位;甲烷在无烟煤中的吸附热介于22.65~25.00 kJ/mol,远小于42 kJ/mol,属于物理吸附。采用分子动力学方法对无烟煤的含气力学性质进行了模拟,定量研究了含气量对无烟煤的体积模量、杨氏模量、剪切模量和泊松比的影响。结果表明,无烟煤的体积模量、杨氏模量和剪切模量等随着含气量的增大呈对数规律降低,而泊松比随吸附量的增大呈线性增大;与不含甲烷的无烟煤相比,体积模量、杨氏模量和剪切模量最高降低了38.5%,24.4%和27.1%,表明吸附甲烷能够显著降低无烟煤的力学强度,其机理为无烟煤的体积和膨胀率随吸附量的增加呈指数增大,使得无烟煤基质之间的相互作用力降低,进而导致无烟煤的强度降低,抵抗变形的能力减弱。无烟煤的范德华能在吸附甲烷的过程中降幅最大,说明范德华能是保持煤体结构和力学性质稳定的主导因素。 展开更多

关键词 无烟煤 大分子结构模型 沁水盆地 吸附 蒙特卡洛 分子动力学

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阳煤某矿无烟煤大分子结构模型及分子模拟 被引量：2

10

作者 贾进章 邢迎欢 +1 位作者 李斌 吴禹默 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期52-57,共6页

为构建阳煤某矿无烟煤大分子结构模型,利用工业分析、元素分析、核磁共振(^(13)C-NMR)、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段,对其分子结构进行表征。结果表明:该煤样桥周碳比为0.38。该煤大分子结构中芳香结构单元包含3个萘、6个蒽,1个芘和... 为构建阳煤某矿无烟煤大分子结构模型,利用工业分析、元素分析、核磁共振(^(13)C-NMR)、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段,对其分子结构进行表征。结果表明:该煤样桥周碳比为0.38。该煤大分子结构中芳香结构单元包含3个萘、6个蒽,1个芘和1个苯并芘;脂肪结构以短烷基侧链和环烷烃的形式存在;杂氧原子以4个羟基,2个甲氧基、5个醚氧键、1个羰基以及1个吡啶,2个吡咯,1个季氮构成;初步构建了阳煤某矿无烟煤分子模型,其分子式为C_(207)H_(162)O_(12)N_(4),相对分子质量为2894。对无烟煤大分子结构模型进行优化,总能量由2703.08 kJ/mol降低至890.86 kJ/mol。将15个煤大分子模型构建成聚集态结构模型,研究CO_(2)、CH4、N2的孔隙结构分布特征,从孔隙分布特征角度分析,该无烟煤对3种气体的吸附能力由强至弱分别为CO_(2)、N_(2)、CH_(4)。 展开更多

关键词 无烟煤 13C-NMR XPS 分子结构模型 分子模拟 孔隙特征

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分子结构模型的计算机显示系统简介

11

作者 陈明旦 胡盛志 《实验技术与管理》 CAS 1992年第4期55-57,共3页

分子图形学已发展为解决化学、医药、生物化学和分子生物学领域问题的最重要的工具之一。在结构化学的教学与科研中,当涉及分子的对称性、晶系的空间点阵形式、金属原子的最密堆积及空隙和离子化合物的结构等时,需要大量借用实物分子模... 分子图形学已发展为解决化学、医药、生物化学和分子生物学领域问题的最重要的工具之一。在结构化学的教学与科研中,当涉及分子的对称性、晶系的空间点阵形式、金属原子的最密堆积及空隙和离子化合物的结构等时,需要大量借用实物分子模型。但实物分子物理模型的制作、维护和使用存在诸多的不便。使用微型计算机可在屏幕上交互式地控制化学分子图形的显示,它既是一种新兴的计算机辅助教学(CAI)手段,又一种经济实用且效果良好的实物模型的代替物。 展开更多

关键词 分子结构模型 计算机 显示系统

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柳林3#镜煤吡啶残煤大分子结构模型及分子模拟 被引量：4

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作者 马延平 相建华 +1 位作者 李美芬 曾凡桂 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1300-1309,共10页

对柳林3#镜煤吡啶抽提残煤(LLR)进行了13C CP/MAS NMR和XPS分析,结合元素分析和工业分析,构建了其大分子模型。LLR结构中芳香部分以蒽为主,脂肪结构主要以脂肪侧链的形式存在,氧原子分别以醚键、羟基和羰基形式存在,氮原子以吡咯和吡啶... 对柳林3#镜煤吡啶抽提残煤(LLR)进行了13C CP/MAS NMR和XPS分析,结合元素分析和工业分析,构建了其大分子模型。LLR结构中芳香部分以蒽为主,脂肪结构主要以脂肪侧链的形式存在,氧原子分别以醚键、羟基和羰基形式存在,氮原子以吡咯和吡啶的形式存在。运用13C NMR预测软件ACD/CNMR predictor计算了大分子结构模型的13C化学位移。与实验13CNMR谱图相比较,对LLR的大分子结构模型进行了修正,获得了13C NMR计算谱能和实验谱图吻合较好的大分子结构模型。采用分子模拟对LLR化学结构模型进行能量优化,结果表明,大分子结构的能量按其大小排序主要为范德华能、键扭转能、键角能与键伸缩能。芳环之间的平行排列在该结构模型中占有很小的比例。最后通过添加周期性边界条件得到该煤的密度为1.22 g/cm3。量子化学半经验方法(PM 3)模拟结构表明,脂肪侧链中的C-C键较长,因而活性较高;边缘碳原子带有较多的负电荷,易于发生氧化反应;芳香碳原子所带电荷较少,稳定性很高。 展开更多

关键词 柳林3#镜煤吡啶抽提残煤 13C NMR XPS 化学位移 大分子结构模型 量子化学

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陕北低阶烟煤显微组分结构特征及分子结构模型 被引量：3

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作者 张飏 《洁净煤技术》 CAS 2017年第2期25-30,共6页

为了更好地利用我国丰富的低阶煤资源,以变质程度较低的陕北低阶烟煤镜质组、惰质组富集物作为研究对象,采用常规的煤质分析、傅立叶变换红外光谱、高分辨固体13C核磁共振、X射线衍射等分析表征手段,对样品结构进行全面分析,得到了陕北... 为了更好地利用我国丰富的低阶煤资源,以变质程度较低的陕北低阶烟煤镜质组、惰质组富集物作为研究对象,采用常规的煤质分析、傅立叶变换红外光谱、高分辨固体13C核磁共振、X射线衍射等分析表征手段,对样品结构进行全面分析,得到了陕北低阶烟煤显微组分分子结构特征及结构参数,建立了镜质组和惰质组的部分分子结构模型。结果表明,陕北低阶烟煤镜质组和惰质组氧含量均较高,硫含量很低,所选镜质组的芳碳率为0.634,平均缩合环数约为2.98个;惰质组的芳碳率为0.734,平均缩合环数约为3.15个;相对于镜质组,惰质组的缩合程度更高,芳核尺寸更大,排列也更加规则有序。今后低阶烟煤加工转化工艺的研究应从分子层面揭示其不同显微组分结构特征的差异性,为低阶烟煤清洁高效利用新工艺的开发奠定基础。 展开更多

关键词 低阶烟煤 显微组分 结构特征 分子结构模型

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低熟页岩干酪根分子结构及生烃特征——以渤海湾盆地辽河坳陷曙光地区古近系沙河街组为例

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作者 马桂丽 陈君青 +5 位作者 岳长涛 马跃 王玉莹 庞宏 姜福杰 火勋港 《石油与天然气地质》 北大核心 2025年第2期427-442,共16页

从分子尺度探讨低熟页岩干酪根结构及生烃特征,揭示其生烃路径和生烃模式对低熟页岩干酪根生烃研究及页岩油勘探的重要意义。通过元素分析、固体碳核磁共振谱(^(13)C NMR)、X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等测试分析,... 从分子尺度探讨低熟页岩干酪根结构及生烃特征,揭示其生烃路径和生烃模式对低熟页岩干酪根生烃研究及页岩油勘探的重要意义。通过元素分析、固体碳核磁共振谱(^(13)C NMR)、X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等测试分析,研究了辽河坳陷西部凹陷沙河街组四段低熟页岩干酪根的杂原子形态、碳骨架结构、脂肪族和芳香族官能团等特征,构建了化学式为C_(188)H_(310)O_(14)N_(4)S的干酪根二维分子结构模型。结果表明:该干酪根分子具有脂肪族含量占比高(73.40%)、芳香族含量占比低和脂肪链较长(亚甲基链碳数为5.04)的特征。干酪根分子的热解生烃反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟显示,气态烃(C_(1)—C_(4))质量占比在3500 K温度下可高达41.32%,轻油组分(C_(5)—C_(13))质量占比在3300 K温度下高达20.75%,重油组分(C_(14)—C_(39))质量占比在2800 K温度下高达30.22%,干酪根热解生烃转化率高达61.67%。页岩干酪根生烃过程经历了结构变化、弱键断裂、强键断裂、二次裂解和缩聚反应等阶段,发生了脂肪族杂原子断键和碳-氢原子断键、芳香族杂原子断键和碳-氢原子断键及芳环脱氢缩聚反应。 展开更多

关键词 结构特征 平均分子结构模型 生烃路径 生烃模式 干酪根 低熟页岩 西部凹陷 辽河坳陷 渤海湾盆地

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^(13)C NMR、FT-IR、Raman和建模技术对烟煤和无烟煤分子结构的应用研究 被引量：1

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作者 李元吉 代诚欣 +2 位作者 孟上九 张保勇 张强 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第6期1063-1072,共10页

【目的】探究高精度煤的结构演化及其机理的定量表征。【方法】通过显微组分鉴定、镜质体反射率、工业品质、元素分析和光谱分析,确定了烟煤(FS1)和无烟煤(ZY1)碳骨架结构、官能团的赋存状态等信息,并通过计算机辅助分子设计建立2个分... 【目的】探究高精度煤的结构演化及其机理的定量表征。【方法】通过显微组分鉴定、镜质体反射率、工业品质、元素分析和光谱分析,确定了烟煤(FS1)和无烟煤(ZY1)碳骨架结构、官能团的赋存状态等信息,并通过计算机辅助分子设计建立2个分子结构模型。【结果】结果表明,随着煤化作用的进行,烟煤到无烟煤过程中,亚甲基的损失速率比甲基的损失速率快,芳香性增强,芳香环的脂肪族链变短且支化度较高,含氧官能团逐渐减少,煤结晶程度增强,煤的化学结构趋于成熟稳定,且煤中的脂肪碳减少,芳香碳增加,甲基碳和亚甲基碳含量减少。经过多次尝试确定了芳香炭、脂肪族侧链和氧官能团之间的键合模式,获得最终的分子结构模型:C_(175)H_(162)O_(13)N_(2)(FS1)、C_(190)H_(159)O_(5)N_(3)(ZY1).该模型较好地反映煤的真实结构,模拟的^(13)C NMR光谱与实验光谱具有良好的一致性。上述研究为不同变质程度煤的分子结构演化提供了理论参考,为建立高可信度的分子结构表征提供了方法。 展开更多

关键词 煤 ^(13)C NMR FT-IR RAMAN 分子结构模型

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煤液化油模型分子结构的研究 被引量：5

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作者 蔺华林 张德祥 +3 位作者 徐熠 羊丽君 潘铁英 高晋生 《石油化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期513-518,共6页

对神华煤在连续液化装置的加氢液化油（试样1^#）和实验室获得的液化油（试样2^#）进行了模型分子结构的研究。通过元素分析、平均相对分子质量的测定、核磁共振谱图和傅里叶变换红外光谱的分析，得到了两种液化油的平均分子结构式和相... 对神华煤在连续液化装置的加氢液化油（试样1^#）和实验室获得的液化油（试样2^#）进行了模型分子结构的研究。通过元素分析、平均相对分子质量的测定、核磁共振谱图和傅里叶变换红外光谱的分析，得到了两种液化油的平均分子结构式和相关的结构参数，并利用这些参数推测了模型分子的结构。实验结果表明，试样1^#和试样2^#的平均相对分子质量分别为228，299；平均分子式分别为C17H23N0.1S0.006O0.02和C23H21N0.02S0.002O0.1试样1^#的模型分子结构以含一个芳香环的部分氢化芳烃为主体；试样2^#主要以含3～4个芳香环的缩合芳烃为结构单元；两种试样芳香环上均存在取代基，但取代基的碳数不一样，且存在少量氮和氧形成杂环。 展开更多

关键词 煤液化 油 模型分子结构 平均相对分子质量

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内蒙五牧场矿区11号煤层原煤大分子结构特征及其形成机制 被引量：11

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作者 张莉 曾凡桂 相建华 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1294-1302,共9页

在对内蒙古自治区呼伦贝尔市伊敏盆地五牧场区11号煤层原煤工业分析、元素分析、13C-NMR、FT-IR、XPS等分析基础上,获得了煤大分子结构中碳骨架信息、脂肪结构以及含氧官能团类型及比例、氮原子的存在形式和比例等结构信息。以此为基础... 在对内蒙古自治区呼伦贝尔市伊敏盆地五牧场区11号煤层原煤工业分析、元素分析、13C-NMR、FT-IR、XPS等分析基础上,获得了煤大分子结构中碳骨架信息、脂肪结构以及含氧官能团类型及比例、氮原子的存在形式和比例等结构信息。以此为基础,构建了煤的大分子结构模型,并应用13C-NMR预测软件ACD/CNMR predictor对其进行了修正,获得与实验核磁共振谱图吻合较好的大分子结构模型。大分子结构的芳香结构单元以苯、萘、蒽、菲为芳香结构单元,数量分别是1、2、2、1,醚键、氢化芳环以及邻位亚甲基作为连接芳香结构的主要桥键;氧原子以酚羟基、羰基、羧基的形式存在,数量分别是7、3、2;氮原子分别以吡啶和吡咯的形式存在,甲基和脂肪短链分布在芳香单元的边缘。与相邻矿区的褐煤及相近变质程度的神东长焰煤的比较发现,其形成机制主要是在高温低压环境下,热演化过程中快速失去各种含氧官能团,导致短链脂肪类物质的形成,而低压环境则有利于热演化过程中形成的各种小分子物质逸散导致自由基的缩聚,形成较大的芳香结构单元,但是直链脂肪类物质的存在具有位阻效应,不利于芳香结构单元的定向排列,导致所谓的"化学成分成熟超前于其结构成熟"现象。 展开更多

关键词 五牧场 煤大分子结构模型 高温低压 超前芳香化作用 快速脱氧作用

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聚羧酸系减水剂结构模型与高性能化分子设计 被引量：51

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作者 李崇智 冯乃谦 牛全林 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 2004年第2期194-201,共8页

介绍了聚羧酸系减水剂的基本原材料、种类与合成方法,讨论了该减水剂的作用机理、分子结构与性能变化等,提出了减水剂的分子结构模型,证明了以两性型-非离子型混合分子结构为特征的羧酸共聚物其性能最好,此结论可用于聚羧酸系减水剂高... 介绍了聚羧酸系减水剂的基本原材料、种类与合成方法,讨论了该减水剂的作用机理、分子结构与性能变化等,提出了减水剂的分子结构模型,证明了以两性型-非离子型混合分子结构为特征的羧酸共聚物其性能最好,此结论可用于聚羧酸系减水剂高性能化的设计. 展开更多

关键词 聚羧酸 减水剂 分子结构模型 混凝土 表面活性剂

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煤族组分骨架结构的分子模型构建及分子动力学模拟 被引量：5

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作者 连露露 秦志宏 +2 位作者 李春生 杨小芹 林喆 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2776-2792,共17页

为从分子水平上进一步深入认知煤大分子网络结构形成的内在机制,对煤全组分分离所得重质组(HC)、疏中质组(LMC)、密中质组(DMC)和轻质组(LC)分别进行分级分次快速溶剂萃取,以获得各族组分骨架部分和小分子部分;采用FTIR,XPS,^(13)C NMP... 为从分子水平上进一步深入认知煤大分子网络结构形成的内在机制,对煤全组分分离所得重质组(HC)、疏中质组(LMC)、密中质组(DMC)和轻质组(LC)分别进行分级分次快速溶剂萃取,以获得各族组分骨架部分和小分子部分;采用FTIR,XPS,^(13)C NMP及元素分析获得骨架部分的结构特征参数,构建出重质组骨架(HC-S)、疏中质组骨架(LMC-S)和密中质组骨架(DMC-S)的分子结构模型;再对各分子结构模型进行分子力学和分子动力学模拟,获得其最低势能构型及模拟密度,并进一步探究各族组分骨架大分子形成多分子稳定聚集体的分子机制和能量机制。结果表明:HC-S的分子式为C_(246)H_(186)N_(4)O_(15),LMC-S为C_(216)H_(183)N_(5)O_(5)S,DMC-S为C_(195)H_(179)N_(3)O_(4)S。LMC-S模拟密度最大,HC-S次之,DMC-S最小,模拟密度与实验室检测密度基本一致。当12个DMC-S聚集时,由于不同分子中结构单元之间的N…H相互作用而形成DMC-S-12稳定构型,其尺寸约5 nm;当25个LMC-S聚集时,体系中产生较多的π-π相互作用而形成DMC-S-25较稳定构型,其尺寸约7 nm;HC-S则不会形成20个骨架分子以内的稳定聚集体。该机理能够很好吻合实验结果。LMC-S回转半径最大,DMC-S次之,HC-S最小,表明骨架分子LMC-S的柔韧性最小,其形成聚集体时将更疏松;HC-S的柔韧性最大,形成聚集体时将更致密;DMC-S则居中。该结果与实验现象吻合度良好。并给出了各族组分骨架单分子及其聚集体的模拟计算与实验结果总结对照表。 展开更多

关键词 煤族组分 骨架 分子结构模型 分子动力学模拟 聚集体

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碱活化过硫酸钾溶液浸泡对焦煤润湿性及孔结构的影响

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作者 戴俊 张宇桢 +2 位作者 杨娟 许雷斯 魏建平 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期1090-1103,共14页

为改善焦煤润湿性、探究煤样增润机理,采用煤样毛细反渗透实验优选碱活化的过硫酸钾溶液(AAP)组成,结合AAP浸泡实验前后煤样的红外光谱峰值拟合结果及煤样表面各官能团相对含量变化,使用MaterialsStudio软件的Sorption模块构建孔层状煤... 为改善焦煤润湿性、探究煤样增润机理,采用煤样毛细反渗透实验优选碱活化的过硫酸钾溶液(AAP)组成,结合AAP浸泡实验前后煤样的红外光谱峰值拟合结果及煤样表面各官能团相对含量变化,使用MaterialsStudio软件的Sorption模块构建孔层状煤分子结构模型,以此模拟水分子在煤表面的吸附状态,系统研究AAP浸泡对煤样表面接触角θ、反渗透高度、官能团含量变化、孔隙结构、瓦斯吸附常数及水分子在煤表面吸附状态的影响规律。结果表明:当过硫酸钾质量分数为1.5%、氢氧化钠质量分数为0.5%、温度为30℃时,AAP浸泡对焦煤煤样的润湿性改善最为显著,处理后煤样反渗透高度达10.3 cm,与煤样表面接触角θ由96.32°显著降低至48.51°(降幅达49.64%)的增润趋势相一致;AAP处理后焦煤煤样表面的OH—π和环羟基含量分别由9.22%、13.43%增至17.25%、24.39%,在各官能团中其含量改变最为显著,因OH—π和环羟基易与水分子形成氢键,故其含量增加有助于改善煤样润湿性;MS模拟显示AAP处理后水分子的平均吸附热由16.11 kJ/mol提升至19.57 kJ/mol,水分子吸附量由48.6 H_(2)O/晶胞提升至53 H_(2)O/晶胞,处理后煤样在较低压力下即可吸附大量水分子,该特性有利于提升矿井喷雾降尘和煤层注水增润效果。同时,AAP含有的SO_(4)^(·-)和·OH能氧化溶蚀煤中有机小分子相,使煤中原生的微小孔孔径变大、微小孔数量减少,最佳组成AAP处理后煤样的微小孔平均孔径增幅达44.64%、比表面积降幅达65.48%;瓦斯吸附常数a降幅为12.01%、b降幅为19.27%,即AAP浸泡在显著改善煤样润湿性的同时能有效降低甲烷吸附量,可为煤层注水降尘防突技术的发展提供理论借鉴。 展开更多

关键词 煤润湿性 毛细反渗透 红外峰值拟合 孔层状煤分子结构模型 增润机理

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