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宁东红石湾煤大分子模型构建及量子化学计算

李壮楣  王艳美  李平  李和平  白红存  郭庆杰  
【摘要】:使用工业分析、元素分析、固体核磁(13C NMR)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)对宁东红石湾(HSW)煤样进行表征,获得煤样中元素赋存的种类、价态、化学键环境等物质微观结构的关键参数。结果表明HSW煤结构以芳香族为主,占75.96%,桥接芳碳与周碳比为0.315,可知其结构中以萘为主,苯和蒽为辅。氧原子主要以醚氧基(C—O)、羰基(C O)和羧基(—COO)的形式存在,其中C—O占53.57%。氮原子以吡啶和吡咯的形式存在。苯环的连接方式以三、四取代为主,分别占47.77%、32.97%,脂肪族中环烷烃或脂肪烃—CH3占优势。确定HSW煤的分子式为C221H148O28N2,分子量为3142.32。在此基础上结合计算机辅助实现了二维和三维大分子模型构筑。应用量子化学计算对HSW煤大分子模型进行了优化及核磁共振、红外光谱模拟,验证了所建模型的合理性。最终实现了HSW煤的微观分子结构的实验与量子化学描述。

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