煤并不是一種均一的物質,識別乃至量化煤中非均質性,對于全面認識煤結構有著重要意義。對曹村2號煤的HRTEM圖像分析發(fā)現,這種非均質性也體現煤中不同區(qū)域的晶格條紋呈現的較大差異上。據此,本文以曹村2號煤為研究對象,從分子尺度和聚集態(tài)尺度兩個層次出發(fā),對煤中分子進行全面解析,試圖找尋煤結構不同層次之間的聯系及差異,進而上升到煤非均質性機制的研究上。本文主要利用FTIR、Raman、XPS、¹³C-NMR等測試手段從分子尺度上對曹村2號煤樣進行解析,然后利用ACD、GNMR等軟件構建了曹村2號煤的大分子結構平面模型;并使用Material Studio模擬計算軟件,經分子力學及分子動力學優(yōu)化后,得到曹村2號煤的3維優(yōu)化后的穩(wěn)定結構模型。此外,運用XRD以及HRTEM等測試方法從聚集態(tài)尺度上對曹村2號煤中的微晶結構參數進行表征,包括芳香層片間距離d₀₀₂,芳香層片延展度La,堆砌高度Lc,堆砌層數N_ave等。在充分認識煤的不同尺度結構的基礎上,對煤中的不同聚集態(tài)類型進行劃分及定量表征,包括晶格條紋長度,取向以及曲率特征（條紋分段... 

【文章來源】：太原理工大學山西省 211工程院校

【文章頁數】：93 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 煤分子結構研究
        1.1.1 煤分子結構的研究進展
        1.1.2 煤分子結構研究方法介紹
        1.1.3 煤分子結構模型
    1.2 煤聚集態(tài)結構研究進展
        1.2.1 XRD在煤結構中的運用
        1.2.2 HRTEM在煤結構中的運用
    1.3 研究背景及意義
    1.4 主要研究內容
    1.5 擬解決的關鍵問題
    1.6 研究思路及技術路線
    參考文獻
第二章 研究區(qū)地質概況及煤樣采集與測試
    2.1 井田概況
        2.1.1 霍西煤田概況
        2.1.2 區(qū)域地層概況
    2.2 煤樣的采集與制備
        2.2.1 煤樣采集
        2.2.2 煤樣脫灰處理
    2.3 煤樣測試
        2.3.1 工業(yè)分析、元素分析和反射率的測定
        2.3.2 傅里葉變換紅外光譜測試
        2.3.3 拉曼光譜實驗
        2.3.4 X射線光電子能譜測試
        2.3.5 核磁共振實驗
        2.3.6 X射線衍射實驗
        2.3.7高分辨率透射電子顯微鏡實驗
    參考文獻
第三章 曹村2號煤的分子尺度表征
    3.1 工業(yè)分析、元素分析和反射率的測定
    3.2 紅外光譜分析
        3.2.1 煤樣芳香結構的紅外光譜解析
        3.2.2 煤樣含氧官能團的紅外光譜擬合解析
        3.2.3 煤樣的脂肪結構紅外光譜擬合解析
        3.2.4 煤樣的烴基紅外光譜擬合解析
    3.3 X射線光電子能譜分析
        3.3.1 XPS分析N元素的賦存形態(tài)
        3.3.2 XPS分析O元素的賦存形態(tài)
        3.3.3 XPS分析S元素的賦存形態(tài)
    3.4 拉曼光譜譜圖解析
    3.5 核磁共振碳圖譜解析
        3.5.1 煤結構中C的化學位移歸屬
13C-NMR圖譜分析">        3.5.2 ¹³C-NMR圖譜分析
    3.6 本章小結
    參考文獻
第四章 曹村2號煤的分子模型構建
    4.1 模型構建相關參數
        4.1.1 芳香碳結構
        4.1.2 脂肪碳結構
        4.1.3 雜原子結構
    4.2 平面模型構建
    4.3 立體模型構建
        4.3.1 引言
        4.3.2 計算模塊簡介
        4.3.3 曹村2號煤的最低能量構型
    4.4 本章小結
    參考文獻
第五章 曹村2號煤的聚集態(tài)尺度表征
    5.1 XRD對煤的結構表征
        5.1.1 XRD圖譜分析
        5.1.2 XRD結構參數計算
    5.2 HRTEM對煤的結構表征
        5.2.1 高分辨率透射電鏡原理
        5.2.2 高分辨率透射電鏡圖像分析
        5.2.3 曹村2號煤的晶格條紋長度及取向
        5.2.4 曹村2號煤的晶格條紋層間距及堆砌高度
    5.3 XRD與HRTEM處理結果對比
    5.4 本章小結
    參考文獻
第六章 基于HRTEM的煤中不同聚集態(tài)結構表征
    6.1 引言
    6.2 HRTEM分析方法
    6.3 結果與討論
        6.3.1 條紋長度特征
        6.3.2 條紋取向特征
        6.3.3 條紋曲率的量化
        6.3.4 不同區(qū)域的孔徑分布
        6.3.5 聚集態(tài)形成機制探討
    6.4 本章小結
    參考文獻
第七章 結論、創(chuàng)新與展望
    7.1 結論
    7.2 本文創(chuàng)新點
    7.3 不足與展望
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]低階煤分子碳結構的分析與研究[J]. 張銳,夏陽超,譚金龍,丁世豪,邢耀文,桂夏輝.  中國煤炭. 2018(12)
[2]晉城無煙煤的分子結構特征分析[J]. 魏帥,嚴國超,張志強,劉松孟,張遠方.  煤炭學報. 2018(02)
[3]不同煤級含樹皮體煤HRTEM特征研究[J]. 王紹清,陳昊,張小梅,沙玉明.  煤炭技術. 2017(12)
[4]基于HRTEM的煤分子芳香片層結構表征[J]. 康倩楠,張志強.  煤炭轉化. 2017(05)
[5]低中煤級煤結構演化的拉曼光譜表征[J]. 李霞,曾凡桂,王威,董夔.  煤炭學報. 2016(09)
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[9]基于HRTEM的低階煙煤微晶結構研究[J]. 任秀彬,辛文輝,張亞婷,周安寧.  煤炭學報. 2015(S1)
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碩士論文
[1]場發(fā)射槍透射電子顯微鏡主體鏡筒的設計分析[D]. 童超.北京交通大學 2011



本文編號：3045149