飛行時(shí)間質(zhì)譜研究煤和模型化合物的熱解行為.pdf

1、煤熱解過(guò)程中發(fā)生大量復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，熱解產(chǎn)物的生成規(guī)律和分布與煤的分子結(jié)構(gòu)和組成密切相關(guān)。研究煤熱解產(chǎn)物，尤其是初級(jí)產(chǎn)物的產(chǎn)生規(guī)律和分布，建立產(chǎn)物與煤結(jié)構(gòu)間的關(guān)系，對(duì)于從分子水平上認(rèn)識(shí)煤的弱鍵合結(jié)構(gòu)有重要意義。由于煤結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，本論文選取有代表性的類(lèi)煤模型化合物、聚合物和煤樣，利用飛行時(shí)間質(zhì)譜，通過(guò)二苯醚、聚2，6-二甲基-1，4-苯醚和煤的熱解實(shí)驗(yàn)，研究模型化合物熱解產(chǎn)物的形成規(guī)律并與煤熱解產(chǎn)物比較，將有助于更好地認(rèn)識(shí)煤的分子結(jié)構(gòu)。

2、
　　首先，利用飛行時(shí)間質(zhì)譜（分辨1400）結(jié)合真空紫外光電離研究了二苯醚在300-1200℃溫度下的熱解行為，并對(duì)熱解產(chǎn)物形成路徑進(jìn)行推測(cè)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在二苯醚熱解過(guò)程中，苯氧基在700℃發(fā)生脫羧反應(yīng)生成環(huán)戊二烯基和CO。雖然二苯醚在700℃熱解產(chǎn)生苯自由基，但由于此溫度下，氫自由基產(chǎn)量很少，因此并沒(méi)有苯生成。當(dāng)溫度升到1000℃以上，二苯醚熱解加劇，氫自由基量增多，苯自由基結(jié)合氫自由基形成苯。苯的另一重要形成途徑是環(huán)戊二烯基與甲

3、基的結(jié)合反應(yīng)，經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)重整失去兩個(gè)H生成苯。
　　基于二苯醚熱解實(shí)驗(yàn)裝置的飛行時(shí)間質(zhì)譜分辨較低，自行搭建了一臺(tái)小型飛行時(shí)間質(zhì)譜，分辨（累加1 s）達(dá)到4000以上;并重新設(shè)計(jì)了原位熱解離子源，用于聚2，6-二甲基-1，4-苯醚、錫林郭勒煤、準(zhǔn)東煤、神華煤和C67肥煤的熱解行為，結(jié)果表明該方法能快速、全面地記錄熱解過(guò)程中產(chǎn)生的中間體和產(chǎn)物。
　　聚苯醚作為類(lèi)煤模型聚合物，其熱解產(chǎn)物的形成規(guī)律有助于解釋煤熱解過(guò)程中相應(yīng)產(chǎn)物的形成

4、規(guī)律與煤分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。本論文還通過(guò)電子轟擊電離方法考察了四種煤的熱解過(guò)程中小分子化合物如H2、CH4、H2O、CO、CO2和含硫化合物的熱解逸出行為，通過(guò)真空紫外光電離方法（軟電離）考察了烷基苯、酚類(lèi)、萘、菲和單烯類(lèi)化合物的熱解逸出行為。結(jié)果表明:烴類(lèi)、酚類(lèi)等化合物的分布受H/C、O/C等因素的影響很大。煤熱解產(chǎn)物中小分子化合物和烴類(lèi)、酚類(lèi)等化合物的逸出規(guī)律揭示了煤的弱化學(xué)鍵合結(jié)構(gòu)信息:從200℃開(kāi)始，煤側(cè)鏈上的脂肪羧酸開(kāi)始發(fā)生脫羧反