伊敏煤热模拟HRTEM分析：聚集态结构与温度的关系及其气产物特征

本研究聚焦于伊敏褐煤的热模拟过程，利用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)对其在不同温度条件下的聚集态结构特性进行了深入分析。通过对伊敏煤在384℃、456℃、528℃和600℃四个关键温度点的观察，研究者揭示了煤的热解过程中微观结构的变化规律与气态产物生成的密切关系。 在384℃到456℃阶段，热模拟促使1×1的芳香层片增多，而较大尺寸的层片数量减少。同时，层片的弯曲度呈现上升趋势，尤其是一些弯曲度为1.0-1.2的层片增多，这与芳香结构内羧基或其他含氧杂环的裂解反应相关。这一过程中，层间距减小，堆垛高度增加，反映出有序性的改善。这种结构变化反映了热解初期，芳香化合物的初级分解和重组。 随着温度升高到456℃到528℃，体系内的芳香甲基或芳香甲基醚键断裂，产生了甲烷。新的芳香结构形成并聚合，导致1×1的层片减少，而更大尺寸的层片增多。层片弯曲度再次调整，大弯曲度层片比例增加，有序性进一步增强。此时，层间距继续减小，堆垛高度持续增高，反映出更复杂的热解反应正在进行。 到了528℃到600℃阶段，热解主要以小芳香层片的缩聚反应为主，生成大量的氢气。这导致1×1的层片大幅度减少，反映出热解进入了一个更为剧烈的阶段。这个阶段的变化对后续的气体产物和煤的性质产生了决定性影响。 此外，研究还结合了热重质谱联用实验(TG-MS)，分析了气态产物的析出特征，为理解伊敏煤热模拟过程中的化学反应提供了实证支持。整体来说，这项研究深入剖析了伊敏褐煤在热模拟过程中的物理化学转变，对于煤炭资源的高效利用和环境保护具有重要意义。 总结，伊敏煤的聚集态结构在热模拟中的演变，不仅体现了煤的热解动力学过程，而且揭示了这些过程如何影响煤的微观结构和最终产物。这对于优化煤炭转化工艺、提升能源利用效率和环境保护具有重要的科学价值。通过HRTEM的精细观察和TG-MS的定量分析，研究者能够精确地把握煤的热解行为，为煤炭工业的未来发展提供基础数据和技术指导。