[发明专利]一种基于多种表征手段的煤分子模型建立方法

权利要求书

1.一种基于多种表征手段的煤分子模型建立方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）对宁东煤进行工业分析、元素分析、¹³C-NMR分析、FTIR吸收特性分析、表面结构特征分析、核磁共振分析、红外光谱分析，获得煤的基础数据；所述基础数据包括煤的灰分、水分、挥发分、C、H、O、N和S元素的含量数据，煤中¹³C的化学位移、子峰数量、子峰面积和煤表面结构表征图像；利用所述基础数据获取煤的分析数据；其中，所述分析数据包括煤的分子结构组成、原子比、表面官能团结构、表面官能团数量、表面官能团振动形式、芳核尺寸数据；利用¹³C-NMR化学位移模拟方法获得¹³C-NMR模拟图谱，依据¹³C-NMR分析的实验图谱，通过峰位比较，在各原子数总量不变的前提下，修改其中甲基、亚甲基、醇羟基、酚羟基和羧基的数量，形成新的模型，用新的模拟图和原图谱进行对比，使煤样品分子结构模型中碳原子化学位移数值趋向于实验数值；

（2）确定分子结构组成的百分比以及分子结构组成中质子化基团和非质子化基团的比例；所述煤分子结构组成包括芳碳、羰基碳、芳香环碳、质子化芳香碳、非质子化芳香碳、酚羟基或醚氧连碳、烷基取代芳碳、芳香桥碳、总脂肪碳、季碳、-CH和-CH₂基团碳、甲基和芳甲基碳、氧连接脂碳中的一种或几种；所述煤分子结构组成对应的化学位移是0-600 ppm；根据化学位移将芳香碳分成芳香环碳和羰基两部分，将芳香环碳分为质子化芳香碳和非质子化芳香碳，将非质子化芳香碳分为醚氧连碳、烷基取代芳碳和芳香桥碳三个部分，即脂肪碳分为亚甲基和次甲基和季碳、脂甲基和芳甲基碳、氧连接碳三个部分；

（3）确定煤中脂肪碳的不饱和度、芳香碳的缩合度，并以整数计氮和硫的原子数，确定煤分子的化学结构和分子量；

（4）利用分子模拟技术，考虑到煤样品的分子结构完整性，氮和硫原子以整数原子存在于结构模型中，同时考虑烯基在核磁共振谱图中化学位移和芳香碳的位移范围重叠且脂蓝碳侧链结构中烯基的存在，确定煤样品分子结构模型中芳香碳结构以缩合度2的萘为主，以苯、蒽为辅，推出煤样品分子结构化学式和总分子量，判定出各类型官能团的分类和相对数量，使用ACD/ChemSketch10.0软件构建煤分子结构模型，对亚甲基区域的峰做到了准确拟合。