第七章 煤结构.ppt

第七章：煤的结构 Coal Structure 序 第一节 煤的大分子结构 1·基本概念 2·结构特征 3·大分子基本结构单元 4·烷基侧链和官能团 5·桥键 6·相对分子质量 7·低分子化合物 8·各种显微组分的化学结构 9·煤的化学结构的近代概念 第二节 煤的结构模型 1·化学结构模型 2·物理结构模型 第三节 煤的大分子结构理论基本内容小结  一、煤的物理结构 煤的组成 有机质 矿物质 煤的结构 整体－网络结构模型 有机质－统计平均结构单元模型 化学结构 因镜质组含量多，组成均匀，变化平稳 一般以镜质组作为研究对象 足球烯由60个碳原子构成，60个碳原子处于60个顶点上，构成20个正六边形环、12个正五边形环组成32面体 球形，其大小仅有0.71纳米，堪称是世界上最小的“足球”了。 80年代中期第一次被发现时，连一向追求客观的科学家们也为其独特而完美的结构而感叹不已，大自然造物时简单与美的和谐在这个结构上得到了最充分的体现。 “足球烯”有着无数优异的性质，它本身是半导体，掺杂后可变成临界温度很高的超导体，由它所衍生的碳微管比相同直径金属的强度高100万倍。 现实世界中的足球以其无尽的魅力倾倒了无数人，而小小的“足球烯”也正是以另一种形式影响和改变着这个世界。 第七章 煤的结构 Coal Structure 煤结构，包括化学结构（大分子）和物理空间结构。 煤的化学结构（煤的分子结构），是指在煤的有机质分子中，原子相互连接的次序和方式。 煤的物理空间结构是指组成煤的分子之间的堆垛结构和孔隙结构。 煤不同于一般的高分子有机化合物或聚合物，它具有特别的复杂性、多样性、非晶质性和不均一性。 虽作了大量研究工作，尚未明了煤结构的全貌。 目前只限于： 定性的认识其整体的统计平均结构， 定量的研究一些“结构参数”，用来表征它的平均结构特征。 煤化学结构的研究方法为三类： 物理法 如 X射线衍射、红外光谱、核磁共振波谱、 利用结构参数进行统计结构解析等。 物理化学法 如 溶剂抽提物分析和吸附性能测试等。 化学法 如氧化、加氢、卤化、解聚、热解、烷基化和 官能团分析。 在煤的显微组成中，镜质组的含量占优势，其结构和性 质在煤化过程中变化比较均匀。所以，一般将镜质组作为煤 结构的研究对象。 Main contents： （1）煤分子结构是如何构成的？ （2）煤分子结构理论 （3）煤结构模型？ 　 红外光谱（FT-IR）结构分析思路： 有机物中各种基团的振动形式和频率与红外光谱相关。 通常，基团有伸缩振动、变形振动以及二者的相互耦合 振动。 煤中的有机质能有选择地吸收一定波长的红外线，因此 对红外光谱图上吸收带的分析，可以了解到有机质中的基团，从而了解煤的化学结构及其变化。 红外光谱给出的煤的结构信息　　 1. 3450cm-1-OH峰　随煤化度加深吸收峰减弱，表明羟基减少； 　　　 2. 2920/1450/1380cm-1脂肪烃和环烷烃上-CH的氢吸收峰，随煤化度加深，中等煤化度（81.5%）以后急剧减弱； 　　　 3. 1600cm-1强吸收峰，可能是氢键化羰基与芳香环双键吸收重叠所致，随煤化度加深减弱； 4. 3030cm-1芳香环-CH的氢吸收峰，反映芳香核缩聚程度。低煤化度时峰很弱，