煤分子结构模型构建及优化研究-论文

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文件名称：煤分子结构模型构建及优化研究-论文
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更新时间：2021-07-08 09:56:20
核磁共振碳谱 XPS 分子结构模型 分子动力学 结构优化 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（13 C-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C142H128 N2O3 ，分子量为1 910.60。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2 121.14 kJ/mol下降到1 255.85 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