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题名不同煤阶煤大分子模型构建及对比
被引量：3
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作者
张晨
张松航
唐书恒
张守仁
李哲
范志辉
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机构
中国地质大学(北京)能源学院
海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室
非常规天然气地质评价与开发工程北京市重点实验室
中联煤层气有限责任公司
西部钻探录井工程分公司(地质研究院)
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出处
《现代地质》
北大核心
2025年第3期839-855,共17页
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基金
国家自然科学基金项目(41872178)
国家自然科学基金联合基金重点项目(U1910205)。
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文摘
煤大分子模型是研究煤的物理化学性质和高效利用的基础,然而,当前尚缺乏反映不同煤阶煤性质的大分子模型的构建和对比。为此,本研究利用工业分析和元素分析,以及核磁共振碳谱、红外光谱、X射线光电子能谱等测试手段,结合前人数据,构建并搜集了河曲煤、孝义煤、店坪煤、高阳煤、阳泉煤、赵庄煤等横跨褐煤到无烟煤(R_(O)=0.46%~3.21%)的13个不同煤阶煤大分子模型序列。煤大分子结构参数显示,随煤阶升高,芳香结构中芳碳率呈3阶段增加演化趋势;桥周比、桥接芳碳均线性增加,侧支芳碳、氧接芳碳在煤变质第一次跃变点以前快速减少。脂肪结构中脂碳率与芳碳率相反,呈3阶段减小趋势;甲基碳第一次跃变点之前增加最后减小;亚甲基碳呈波动变化与三次煤化跃变对应;氧接脂碳的变化情况规律不明显。含氧官能团含量则随煤阶的升高而减少。范德华能和键伸缩能的降低对分子稳定性起主导作用,氢键能只在低阶煤(褐煤)和中阶煤(长焰煤、气煤)及分子之间起作用。低阶煤(褐煤)和中阶煤(长焰煤到瘦煤)的多分子总能量低于等量单分子的能量,而高阶煤(贫煤和无烟煤)由于π-π作用多分子能量高于等量单分子能量。总体上,文中所建大分子模型序列反映了煤变质规律,揭示了煤分子能量构成。研究成果有望能为进一步的煤大分子模拟工作提供基础煤分子构型。
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关键词
煤
分子模型
官能团
能量构型
煤阶
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Keywords
coal
molecular model
functional group
energy configuration
coal rank
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分类号
P591
[天文地球—地球化学]
P618.1
[天文地球—矿床学]
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