无烟煤聚集态分子模型的构建与验证

作     者：李金雨 李懿欣 纪和 王永军 张河猛 王伟业 LI Jinyu;LI Yixin;JI He;WANG Yongjun;ZHANG Hemeng;WANG Weiye

作者机构：辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125105 矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室(辽宁工程技术大学)辽宁葫芦岛125105 

出 版 物：《煤炭转化》 (Coal Conversion)

年 卷 期：2025年第48卷第1期

页      面：1-11页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52304086) 

主　　题：煤结构 聚集态模型 分子模拟 结构优化 动力学模拟 

摘      要：深入探究煤聚集态分子的结构特征对于理解煤的化学性质具有重要意义。以贵州林华煤为研究对象,利用工业分析、元素分析、固体核磁共振碳谱(^(13)C-NMR)分析、傅立叶红外光谱(FTIR)分析和X射线光电子能谱(XPS)分析等方法并结合ChemDraw绘图软件得出了煤聚集态分子模型,最终采用实验测试与数值模拟相结合的手段验证了分子结构的合理性。结果表明:该煤样中的碳元素主要以芳香碳为主,芳环桥碳与周碳含量之比为0.33;氧元素主要以醚、酚、羧基、羰基等形式存在,氮元素主要以吡啶和吡咯形式存在,硫元素主要以砜型硫、亚砜和噻吩形式存在。构建了林华煤大分子平面结构模型,其分子式为C_(212)H_(156)O_(9)N_(2)S_(3),其中芳香结构单元包括1个苯环、6个萘环、2个菲环、2个蒽环、1个四元芳香环、1个五元芳香环、1个吡啶、1个吡咯、1个噻吩。利用Material Studio软件对煤大分子结构模型进行分子力学及分子动力学优化,得到林华煤聚集态分子模型,对优化后的模型进行密度校验、孔隙特征校验和甲烷吸附测试,证明了该模型的合理性。