应用红外光谱研究脱灰对伊敏褐煤结构的影响 被引量：65

1

作者 梁虎珍 王传格 +2 位作者 曾凡桂 李美芬 相建华 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期129-137,共9页

对伊敏褐煤的原煤和脱灰煤进行了红外光谱分析,并通过分段分峰拟合分析了脱灰前后伊敏煤结构的变化。结果表明,脱灰处理对煤中有机结构会产生一定影响。对脂氢和羟基氢键有机结构影响较小,脱灰后,脂氢结构中CH2不对称伸缩振动没有变化,C... 对伊敏褐煤的原煤和脱灰煤进行了红外光谱分析,并通过分段分峰拟合分析了脱灰前后伊敏煤结构的变化。结果表明,脱灰处理对煤中有机结构会产生一定影响。对脂氢和羟基氢键有机结构影响较小,脱灰后,脂氢结构中CH2不对称伸缩振动没有变化,CH伸缩振动明显减少,而CH2对称伸缩振动和CH3不对称伸缩振动略有增加;羟基氢键结构中羟基N羟基、自缔合羟基氢键以及羟基π氢键的强度有所降低,而环氢键和羟基醚氢键的吸收强度有所增加;对芳香结构和含氧官能团的影响较大,芳香结构由原煤中的苯环三取代占主导地位转变为脱灰煤中的苯环三和四取代;含氧官能团中烷基醚和脂肪羧酸脱灰后吸收峰的强度明显减弱,这是由于水解反应导致的,而酚羟基和羧酸脱灰后吸收强度明显增强。 展开更多

关键词 原煤 脱灰煤 红外光谱谱图 煤结构

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不同还原程度煤显微组分组表面结构XPS对比分析 被引量：72

2

作者 常海洲 王传格 +3 位作者 曾凡桂 李军 李文英 谢克昌 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期389-394,共6页

对煤岩组分、煤级相近而还原程度不同的平朔煤与神东煤的镜质组及惰质组的表面结构特征进行了XPS分析,揭示碳、氧、氮、硫等元素在它们表面结构中的存在形态及其差异。结果表明,碳在表面结构中存在四种形态C—C或C—H、C—O、C O、COO,... 对煤岩组分、煤级相近而还原程度不同的平朔煤与神东煤的镜质组及惰质组的表面结构特征进行了XPS分析,揭示碳、氧、氮、硫等元素在它们表面结构中的存在形态及其差异。结果表明,碳在表面结构中存在四种形态C—C或C—H、C—O、C O、COO,镜质组的C—C或C—H质量分数较惰质组高,而还原程度较强的平朔煤与还原程度较弱的神东煤相比,其显微组分中C—C或C—H质量分数均较同类型的显微组分高;氧、氮、硫的赋存形态在所有的煤样中差异不大,氧的赋存形态以酚羟基氧为主,神东煤显微组分吸附氧的能力明显高于平朔煤,这是因为神东煤易自燃及燃点较低;氮以吡咯型及吡啶型氮为主,而硫以噻吩型硫为主。因此,还原程度对镜质组及惰质组的表面结构均产生影响,主要表现在C—C或C—H质量分数的差异上。 展开更多

关键词 还原程度 煤显微组分 表面结构 XPS

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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：28

3

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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不同煤级煤的Raman谱特征及与XRD结构参数的关系 被引量：50

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作者 李美芬 曾凡桂 +1 位作者 齐福辉 孙蓓蕾 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期2446-2449,共4页

11种Cdaf在57．58％～94．01％的不同变质程度煤的拉曼光谱实验表明不同变质程度煤的拉曼光谱一级模都存在两个明显的振动峰，分别为较为宽缓的D峰（13401380cm^-）和相对较为尖锐的G峰（1580～1600cm^-1）。将800～1800cm^-11范围的谱... 11种Cdaf在57．58％～94．01％的不同变质程度煤的拉曼光谱实验表明不同变质程度煤的拉曼光谱一级模都存在两个明显的振动峰，分别为较为宽缓的D峰（13401380cm^-）和相对较为尖锐的G峰（1580～1600cm^-1）。将800～1800cm^-11范围的谱图拟合为两个洛仑兹峰，每个峰的峰位置，峰强度以及半峰宽等拉曼参数与碳含量的相关关系分析结果显示：D峰位置和G峰位置随碳含量的增加分别向低波数和高波数区域移动；两峰的峰位差随碳含量的增加而增加；两峰的半峰宽FWHM-D，FWHM-G及两峰强度比ID／LG在碳含量75％～94％范围内与碳含量线性相关。发现XRD分析获得的d002和Lc与拉曼谱中的G峰位置及半峰宽存在着良好的相关性。与X射线衍射得到的晶粒尺寸La值相关性分析表明用Cancado公式和KW公式对La进行估算均是不合理的。 展开更多

关键词 拉曼光谱 XRD ID/IG 煤结构参数

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伊敏褐煤中微量元素的地球化学特征及其无机-有机亲和性分析 被引量：15

5

作者 梁虎珍 曾凡桂 +1 位作者 相建华 李美芬 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1173-1183,共11页

采用脱矿物质、提取腐殖酸等方法结合ICP-MS对伊敏15上、16下煤中的32种微量元素的含量及其赋存特征进行了分析。与地壳克拉克值及中国侏罗-白垩纪煤和世界褐煤中微量元素含量相比,伊敏褐煤中微量元素没有明显富集。脱矿物质处理后,Ni... 采用脱矿物质、提取腐殖酸等方法结合ICP-MS对伊敏15上、16下煤中的32种微量元素的含量及其赋存特征进行了分析。与地壳克拉克值及中国侏罗-白垩纪煤和世界褐煤中微量元素含量相比,伊敏褐煤中微量元素没有明显富集。脱矿物质处理后,Ni明显富集,As略比原煤高,其他微量元素都低于原煤。原煤提取腐殖酸和脱矿物煤提取腐殖酸中Ni、Mo、Cd、Sn、W明显富集,这表明Ni、Mo、Cd、Sn、W和腐殖酸形成了稳定的有机态化合物。原煤提取腐殖酸残煤和脱矿物煤提取腐殖酸残煤中V、Ni、As富集,表明V、Ni、As与煤的大分子结构形成了稳定的有机态化合物。根据微量元素和灰分的相关性系数,把微量元素分为以下几类:无机富集元素Cr、U;亲无机元素Cu、Cd、In、Sn、Ga、Y、Zr、Hf、Bi、Th;偏无机元素Be、Sc、Rb、Sr、Nb、Cs、Ta、Pb;偏有机元素V、As、Tl、Ba、Se;亲有机元素Li、Co、W;有机富集元素Ni、Zn、Mo、Sb。 展开更多

关键词 煤 腐殖酸 煤大分子结构 微量元素 无机-有机亲和性

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中变质煤结构演化的FT-IR分析 被引量：51

6

作者 郑庆荣 曾凡桂 张世同 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期481-486,共6页

选择5种有代表性的炼焦用煤,分属不同地方不同煤种的中等变质程度煤,在实验室条件下利用美国生产的FTS-165傅立叶变换红外光谱仪对其进行FT-IR分析,采用WIN-IR软件中的谱图解叠子程序针对煤特有的结构性质进行研究。结果表明:煤中存在5... 选择5种有代表性的炼焦用煤,分属不同地方不同煤种的中等变质程度煤,在实验室条件下利用美国生产的FTS-165傅立叶变换红外光谱仪对其进行FT-IR分析,采用WIN-IR软件中的谱图解叠子程序针对煤特有的结构性质进行研究。结果表明:煤中存在5种类型的羟基,其与氧碳原子比(O/C)的关系较为复杂;随着煤中氧含量的减少,碳含量的增高,煤中各类脂肪类物质增加,在肥煤阶段达到最大然后减少;煤中含氧官能团的变化趋势为稳定的官能团具有增大的特征,而不稳定的则减少;在肥煤阶段其芳香烃碳—碳双键强度减小,然后又增大;提出在肥煤阶段煤化作用跃变是由于脂肪侧链和芳香体系相互竞争的结果。 展开更多

关键词 中变质煤 煤结构 FI-IR分析 炼焦用煤

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西北地区侏罗纪煤显微组分结构的Micro-FTIR研究 被引量：9

7

作者 常海洲 曾凡桂 +3 位作者 李文英 李军 贾建波 谢克昌 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1535-1538,共4页

我国西北地区侏罗纪煤资源丰富,揭示该地区煤显微组分的微观化学结构特征是对其进行合理高效利用的必要前提。采用透射式显微傅里叶红外光谱技术(Micro-FTIR)对西北地区侏罗纪煤中主要显微组分——镜质体、丝质体、半丝质体的分子结构... 我国西北地区侏罗纪煤资源丰富,揭示该地区煤显微组分的微观化学结构特征是对其进行合理高效利用的必要前提。采用透射式显微傅里叶红外光谱技术(Micro-FTIR)对西北地区侏罗纪煤中主要显微组分——镜质体、丝质体、半丝质体的分子结构特征进行了分析。结果表明,相对于丝质体,镜质体和半丝质体的脂肪氢相对含量较高,而芳香氢、CO相对含量较低,半丝质体的脂肪氢相对含量高于丝质体的这一分子结构特点是导致西北地区侏罗纪煤虽富含惰质组却具有较高反应性的一个重要原因;相对于强还原型煤,弱还原型煤镜质体、半丝质体和丝质体皆具有较低的脂肪氢相对含量及较高的CO相对含量,成煤过程中不同强度的氧化作用是造成煤具有不同还原类型的原因之一。 展开更多

关键词 西北地区侏罗纪煤 显微组分 显微傅里叶红外光谱 结构组成 还原类型

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低中煤级煤结构演化的FTIR表征 被引量：73

8

作者 李霞 曾凡桂 +2 位作者 王威 董夔 程丽媛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2900-2908,共9页

通过对28个最大镜质组反射率0.30%~2.05%镜煤样品的FT-IR分析,获得低中煤级煤结构的演化规律及机理。研究表明:煤化学结构主要由芳香结构、脂族结构和含氧官能团组成。煤的结构演化分为3个阶段,分别是镜质组反射率小于0.8%,0.8%~1.3%和1... 通过对28个最大镜质组反射率0.30%~2.05%镜煤样品的FT-IR分析,获得低中煤级煤结构的演化规律及机理。研究表明:煤化学结构主要由芳香结构、脂族结构和含氧官能团组成。煤的结构演化分为3个阶段,分别是镜质组反射率小于0.8%,0.8%~1.3%和1.3%~2.0%。在镜质组反射率小于0.8%阶段,以含氧官能团的脱落和脂肪类物质的富集为主;在镜质组反射率0.8%~1.3%阶段,则主要是脂肪类物质的富集和支链化程度的增加或脂环化作用与芳香化作用的协同;在镜质组反射率1.3%~2.0%阶段,则在镜质组反射率小于1.7%前,主要为脂肪类物质的热解断裂,而之后,则是随着脂肪类物质的断裂脱落,形成新的芳香结构体系。低中煤级阶段煤结构的演化特征与第1,2次煤化作用跃变的发生密切相关。 展开更多

关键词 低中煤级煤 FTIR 结构演化

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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

9

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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不同变质程度煤的高分辨率透射电镜分析 被引量：18

10

作者 李霞 曾凡桂 +3 位作者 司加康 王威 董夔 程丽媛 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期279-286,共8页

利用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)分析了三种不同变质程度煤样的结构特征。基于傅里叶-反傅里叶变换方法,并结合Matlab、Arcgis和Auto CAD软件,通过图像分析技术,获得了HRTEM照片的晶格条纹参数。结果表明,三种煤样的晶格条纹呈现不... 利用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)分析了三种不同变质程度煤样的结构特征。基于傅里叶-反傅里叶变换方法,并结合Matlab、Arcgis和Auto CAD软件,通过图像分析技术,获得了HRTEM照片的晶格条纹参数。结果表明,三种煤样的晶格条纹呈现不同特征,按条纹长度分别归属于1×1-8×8共计八个类型。以3×3为临界点,在1×1和2×2中,ML-8中芳香层片的比例高于DP-4和XM-3;在3×3-8×8中,ML-8中芳香层片的比例低于DP-4和XM-3。对比HRTEM和XRD参数d002发现,随着镜质组反射率的增加d002都呈现递减趋势。 展开更多

关键词 不同变质程度煤 高分辨率透射电子显微镜 图像分析

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低中煤级煤结构演化的XRD表征 被引量：37

11

作者 李霞 曾凡桂 +1 位作者 王威 董夔 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期777-783,共7页

通过对28个最大镜质组反射率0.30%-2.05%镜煤样品的X射线衍射(XRD)分析,获得XRD结构参数,得到这些参数随反射率增大呈现的阶段性规律。在镜质组反射率小于1.0%阶段,L_a和L_c急剧增加,d_(002)迅速减小,含氧官能团的脱落和脂肪长度支链化... 通过对28个最大镜质组反射率0.30%-2.05%镜煤样品的X射线衍射(XRD)分析,获得XRD结构参数,得到这些参数随反射率增大呈现的阶段性规律。在镜质组反射率小于1.0%阶段,L_a和L_c急剧增加,d_(002)迅速减小,含氧官能团的脱落和脂肪长度支链化程度减小占主导;在1.0%-1.6%阶段,L_a持续增加,d_(002)先增加后减小,L_c先减小然后趋于平稳,芳香体系脱氢和调整空间位阻同时进行;在1.6%-2.0%阶段,d_(002)持续减小,L_c和L_a的增大,煤结构演化以芳构化为主。XRD结构参数演化与第一、二次煤化作用跃变关系密切。 展开更多

关键词 低中煤级煤 XRD 结构演化

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煤超分子结构的概念及其研究途径与方法 被引量：13

12

作者 曾凡桂 张通 +1 位作者 王三跃 谢克昌 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期85-89,共5页

根据煤的组成及煤分子间作用力广泛存在的特征,提出煤分子间由于非共价键作用和分子识别而形成了超分子结构,并对煤超分子结构的主要研究内容、途径与方法进行了分析.认为,目前煤超分子结构的主要研究内容包含:①煤分子组成与结构;②煤... 根据煤的组成及煤分子间作用力广泛存在的特征,提出煤分子间由于非共价键作用和分子识别而形成了超分子结构,并对煤超分子结构的主要研究内容、途径与方法进行了分析.认为,目前煤超分子结构的主要研究内容包含:①煤分子组成与结构;②煤分子间的作用;③煤分子识别;④煤超分子结构的表征及形成的物理化学机制.研究的途径与方法主要是在实验的基础上,对煤超分子结构的基本特征及其形成过程进行理论模拟,了解分子间作用力的协同及煤分子构型构象对煤超分子结构形成的作用. 展开更多

关键词 煤超分子结构 超分子化学 分子间的弱相互作用力 分子识别

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低中煤级煤结构演化的拉曼光谱表征 被引量：32

13

作者 李霞 曾凡桂 +1 位作者 王威 董夔 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2298-2304,共7页

对28个最大镜质组反射率为0.30%～2.05%镜煤样品的Raman谱图进行拟合,获得拉曼结构参数。随着煤样镜质组最大反射率增大,拉曼结构参数发生有规律变化,显示出煤结构演变的复杂性。结果表明：D1和G的位置、峰位差（G-D1）及G的半峰宽与反... 对28个最大镜质组反射率为0.30%～2.05%镜煤样品的Raman谱图进行拟合,获得拉曼结构参数。随着煤样镜质组最大反射率增大,拉曼结构参数发生有规律变化,显示出煤结构演变的复杂性。结果表明：D1和G的位置、峰位差（G-D1）及G的半峰宽与反射率存在良好的相关关系,D1与G半峰宽的比值（ID1/IG）随反射率的增大也呈现出明显的分段性。在此基础上得到煤的结构演化分为3个阶段,分别是镜质组反射率0.3%～0.8%,0.8%～1.6%和1.6%～2.0%。在镜质组反射率0.3%～0.8%阶段,D1向低波数移动,而G向高波数移动,G的半峰宽呈现递减趋势,表明煤结构朝有序结构演化,同时,D1的半峰宽无明显规律,ID1/IG的变化不明显,反映芳香体系的形成比较缓慢;在镜质组反射率0.8%～1.6%阶段,煤中D1和G的位置、峰位差和G半峰宽出现极值,响应了第2次煤化跃变;在1.6%～2.0%的阶段,各参数逐步稳定,表明煤中微晶结构基本稳定,G峰半峰宽继续减小显示芳香结构的增大过程。 展开更多

关键词 低中煤级煤 RAMAN 结构演化

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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：12

14

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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镧系收缩效应对稀土-煤相互作用的影响及煤中有机态稀土的赋存形式研究 被引量：6

15

作者 梁虎珍 曾凡桂 +1 位作者 李美芬 相建华 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1030-1040,共11页

通过酸洗脱灰及腐殖酸提取等方法对伊敏褐煤进行处理,并应用ICP-MS对处理前后的样品进行了稀土元素测定。在对脱灰前后稀土元素与灰分和C、H、O等有机组成元素的相关性以及稀土元素在腐殖酸中的赋存特征分析的基础上,认为煤中稀土元素-... 通过酸洗脱灰及腐殖酸提取等方法对伊敏褐煤进行处理,并应用ICP-MS对处理前后的样品进行了稀土元素测定。在对脱灰前后稀土元素与灰分和C、H、O等有机组成元素的相关性以及稀土元素在腐殖酸中的赋存特征分析的基础上,认为煤中稀土元素-有机质相互作用受煤化作用过程中的脱氧、脱氢和增碳作用控制。稀土与煤中各类官能团相互作用形成四类有机态稀土元素复合物,第一类是与被烷基侧链高度取代的芳香结构单元形成的复合物;第二类是与氢化芳香结构单元形成的复合物;第三类是与低取代度的芳香结构单元形成的复合物;第四类是与含氧官能团作用形成的复合物,后两类的稳定性差。这些有机态稀土元素复合物的稳定性在总体受镧系收缩效应控制的基础上,还受稀土元素化学价态的影响;重稀土与有机质形成的有机态稀土元素复合物的稳定性大于轻稀土。轻稀土在原煤中和腐殖酸的结合不稳定,且具有与镧系收缩相反的效应;轻稀土在脱灰煤中和腐殖酸的结合,与中稀土、重稀土在原煤和脱灰煤中腐殖酸结合规律相同,都体现了良好的镧系收缩效应。 展开更多

关键词 伊敏 煤 腐殖酸 稀土元素 镧系收缩 稀土-有机相互作用

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煤结构化学的理论体系与方法论 被引量：44

16

作者 曾凡桂 谢克昌 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期443-447,共5页

根据近年来煤科学的主要进展以及煤的基本特征,对煤结构化学的概念、理论体系及其方法论进行了系统的论述.指出煤结构化学的理论体系根据其任务可分为实验煤结构化学和计算煤结构化学;根据煤的层次结构特征,煤结构化学可分为煤分子、煤... 根据近年来煤科学的主要进展以及煤的基本特征,对煤结构化学的概念、理论体系及其方法论进行了系统的论述.指出煤结构化学的理论体系根据其任务可分为实验煤结构化学和计算煤结构化学;根据煤的层次结构特征,煤结构化学可分为煤分子、煤超分子和煤聚集态结构化学.煤结构化学的方法论应从煤的基本特征出发,注重煤的多组成性以及它们之间的相互作用、煤的非晶态性、结构的层次性以及煤演化的阶段性,揭示煤结构特征与其物理化学性质关系的关键是建立先进的煤结构化学概念. 展开更多

关键词 煤结构化学 理论体系 方法论 煤的基本特征

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应用分布活化能模型分析伊敏褐煤丝炭腐植酸热解及氢气生成动力学 被引量：2

17

作者 王传格 曾凡桂 +2 位作者 彭志龙 李霞 张莉 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第1期25-36,共12页

应用开放体系的热重-质谱(TG-MS)联用技术在5、20和50℃·min-1三个升温速率下对伊敏褐煤丝炭腐植酸(F-HA)和脱灰丝炭腐植酸(DF-HA)的热解行为进行了分析,并利用分布活化能模型(DAEM)分别对其热解和氢气生成动力学进行分析,获得了... 应用开放体系的热重-质谱(TG-MS)联用技术在5、20和50℃·min-1三个升温速率下对伊敏褐煤丝炭腐植酸(F-HA)和脱灰丝炭腐植酸(DF-HA)的热解行为进行了分析,并利用分布活化能模型(DAEM)分别对其热解和氢气生成动力学进行分析,获得了热解过程和氢气生成的活化能分布函数.结果表明:(1)F-HA热解活化能分布函数呈类Gaussian分布,且具有一定的对称性,主峰位与标准Gaussian分布相一致;DF-HA热解活化能分布函数也呈类Gaussian分布形式,主峰位与Gaussian分布相比,偏向低活化能值.根据转化率与温度、活化能的关系,结合腐植酸的热失重特征,将F-HA热解过程划分为四个阶段,DF-HA热解过程划分为五个阶段,并对腐植酸热解过程中各阶段的化学反应进行了详细讨论.(2)F-HA和DF-HA热解氢气生成活化能分布函数均呈类Gaussian分布,热解氢气生成活化能的整体趋势为随着转化率的升高而增加,但也表现出一定的阶段集中分布特征.根据热解氢气生成的动力学特征,将其生成过程划分为五个阶段,反映了其生成的不同化学反应机制.(3)酸洗脱灰对伊敏丝炭提取出的HA的热解行为、热解过程及热解氢气生成动力学产生了影响. 展开更多

关键词 腐植酸 热解 氢气生成 分布活化能模型 动力学 丝炭

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神东煤镜质组和惰质组热解甲烷生成反应类型分析 被引量：1

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作者 王传格 曾凡桂 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2011年第3期241-247,共7页

采用等密度梯度离心分离方法,对神府东胜矿区马家塔露天煤矿2号煤层煤进行了镜质组和惰质组煤岩显微组分的分离富集。利用TG/MS对两种显微组分热解脱挥发分行为进行了升温速率为20℃/min条件下的测试,获得了热解甲烷生成的速率曲线,并... 采用等密度梯度离心分离方法,对神府东胜矿区马家塔露天煤矿2号煤层煤进行了镜质组和惰质组煤岩显微组分的分离富集。利用TG/MS对两种显微组分热解脱挥发分行为进行了升温速率为20℃/min条件下的测试,获得了热解甲烷生成的速率曲线,并对其热解生成特征进行了分析。采用分峰拟合的方法,将其分为6个峰,计算得到了各基元反应的动力学参数及其热解特征参数,认为神东煤镜质组和惰质组热解甲烷的生成由煤大分子裂解、缩聚过程中的6种反应所致。通过动力学分析,结合煤大分子的热解规律、热解过程中其它挥发分的逸出特征及相关模型化合物的量子化学计算结果,对热解甲烷生成的6种反应类型进行了具体分析。 展开更多

关键词 神东煤 显微组分 热解 甲烷生成 反应类型

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平朔煤热解过程中PAHs的释放特性 被引量：6

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作者 孔娇 程柱 +2 位作者 董洁 焦海丽 李凡 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1281-1286,共6页

利用热解-气质联用仪（PY-GC-MS）研究了平朔煤在不同热解温度下多环芳烃（PHAs）的释放规律,并探讨了该过程中PAHs的生成机理.研究结果表明,16种PAHs的生成总量随着热解温度的升高先增大后减少,在800℃达到最大值.且PAHs环数分布规律... 利用热解-气质联用仪（PY-GC-MS）研究了平朔煤在不同热解温度下多环芳烃（PHAs）的释放规律,并探讨了该过程中PAHs的生成机理.研究结果表明,16种PAHs的生成总量随着热解温度的升高先增大后减少,在800℃达到最大值.且PAHs环数分布规律对热解温度具有显著的依赖性,不同环数的PAHs,其最大生成量时所对应的热解温度亦不同.随着热解温度的升高,煤结构中的桥键、芳香环上的脂肪侧链以及较难断裂的甲基、酚羟基等依次断裂,使得PAHs的生成量不断增加,当温度升高至1000、1200℃时,伴随着缩合反应加剧,大环PAHs的生成量继续增加.由总体趋势看出,平朔煤大分子网络结构的热裂解主要发生在600～800℃,热解缩合反应主要发生在高温下.平朔煤热解过程中的PAHs除小部分来自煤中可萃取的芳烃结构挥发外,主要来自煤中大分子芳香结构裂解以及热解生成自由基碎片的高温聚合. 展开更多

关键词 平朔煤 热解 多环芳烃 PY-GC-MS

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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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