第32卷，第7期 2012年7月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 32,No.7;pp1979-1983
July，2012
同步荧光和X射线衍射法分析中国动力煤大分子芳香层片结构
马杰12·，李文英1-2
叶翠平1.2，冯
1太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室，山西太原
030024
2、山西省煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地，山西太原030024
摘要煤中大分子芳香骨架结构决定着煤焦及其气化反应活性。为实现煤的高效转化，对煤大分子骨架结构的认识非常关键，以硅胶为固定相，乙腩、四氢呋哺、吡啶和N-甲基吡咯烷酮为溶剂对来自平期和黑岱沟两种中国典型动力煤进行分级抽提，经凝胶色谱对所得到的大分子样品的分子量测定、X射线衔射仪对大分子芳香层片结构进行解析，利用同步荧光对芳香结构的缩合释度分析，获得两种煤结构中大分子结构单元、芳香核和芳香层片大小，结果表明，两种煤大分子芳香层片的尺寸为3～3.95mm，堆积高度为0.8~
1.2nm，分子量分布范围在400~1130amu之间，结构单元的缩合芳香环数为3～7个。关键词中国动力煤；芳香层片；大分子网络特征；同步荧光；X射线衔射
DOI; 10. 3964/j. issn, 1000-0593(2012)07-1979-05
中图分类号：TQ513.2
引言
文献标识码：A
为了实现对煤大分子骨架结构的平面化解析，以硅胶为固定相，采用抽提能力逐渐增加的溶剂组，乙腈、四氢呋哺(THF)、吡啶和N-甲基吡略烷酮(NMP)对两种相邻变质程
煤大分子骨架的性质对于煤结构及其相关热转化应用研究意义重大，决定着煤焦及其气化反应活性。随着煤炭成岩变质过程的演化，芳香性和规整性逐渐增强，除高阶无烟煤外，大部分煤种，特别是典型动力用烟煤结构中大小分子混杂，晶体发育不完全，长链分子和芳香层片交织，很难得到理想的煤大分子网络结构性质("，为此，国内外煤化学研究者采用了包括核磁共振(NMR)、红外光谱（FTIR){)、扫描电镜(SEM)[，X射线衍射(XRD)和拉曼光谱（Raman)[) 等力法对固体样品进行解析，但原煤结构中不仅包括了大分子芳香架还有大量混杂在其中的小分子活性相，无论何种方法，以原煤作为直接测试样品均会造成谱峰的宽化，使得以往对骨架结构的描述仅为"缩合芳环"这样较含糊的概念。课题组根据多年对煤结构研究的实践9，发现将煤中小分子先行剥离，最大程度的将煤大分子芳香“网络结构”蕉立，不仅可以满足骨架结构不被小分子相干扰，而且可以提高样品结构单元有序程度、芳香层片面间距测定的准确性。煤分子间的相互作用有多种，单一溶剂通常不能同时有效地削弱数种作用力，利用不同落剂分级抽提可以起到煤中有机化合物组分预分离的作用，同时可实现煤中的化合物按照分子量和芳香环的大小进行分离的目的(%1。基于以上研究思路，
度的中国典型动力煤黑岱沟长焰煤（HDG)和平朔气煤（PS) 进行柱色谱连续抽提。采用凝胶色谱（GPC)、X射线衍射(XRD)和同步荧光光谱(Syn-F)对吡啶和NMP抽提物进行分析，以考察中国动力煤结构中大分子的结构单元、芳香核
和芳香层片的大小。 1实验部分 1.1样品制备
选用准格尔黑货沟长焰煤（HDG)和平朔气煤(PS)两种中国典型动力煤为研究对象。干燥粉碎后过筛，取0.074~ 0.090mm筛分，50℃干燥过夜。常温柱色谱连续抽提(0)，以柱层析用大孔硅胶为固定相（粒度为0.074~0.10mm，青岛海洋化工厂），依次采用乙晴、四氢峡哺（THF)、吡啶（均为分析纯，北京化工厂）及N-甲基吡咯烷酮（NMP)（化学纯，上海化学试剂一厂)连续抽提，将煤样中的脂肪烃和小分子芳烃，板性芳烃和多环芳烃，极性多官能闭化合物和以缩合芳烃为主的大分子芳香层片结构逐级分离，收集淋洗液减，减压蒸馏，110C下真空干煤后备用。其中吡啶和NMP抽提物，以HDG为例分别记为HDG-PY和HDG-NMP。
收稿日期：2011-12-05，修订日期：2012-02-26
基金项目：国家(973计划）项日(2011CB201303)和高等学校博士学科点专项科研基金课题项目（20101402120009)资助作者简介：叶翠平，女，1973年生，太累理工大学讲师
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