XPS研究：煤低温氧化中硫氮官能团的变化规律

"本文详细探讨了煤表面硫与氮官能团在低温氧化过程中的变化规律，采用XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)测试技术进行了深入研究。通过对兴成肥煤的实验，揭示了硫元素在氧化前后的差异，以及氮元素在氧化过程中的转化现象。" 在低温氧化过程中，煤的硫官能团表现出特定的行为模式。根据XPS测试，原始煤样中的硫元素主要由硫化物硫和硫铁矿硫组成，而有机硫部分，噻吩硫含量最高，其次是砜和亚砜。经过氧化处理后，煤表面的噻吩硫含量下降，显示出硫化物硫部分转化为亚砜，亚砜进一步氧化形成砜。这一过程导致砜的相对浓度增加，同时亚砜的含量显著减少。这种转化现象揭示了硫官能团在煤低温氧化中的动态变化。 氮官能团方面，兴成煤的氮主要分布在煤分子的边缘，其中约21%的氮以季氮的形式嵌入到煤的芳香结构中。原始煤样中吡咯氮含量最高。氧化后的XPS结果显示，在氧化过程中，与氮相连的氧原子被脱除，导致氧化型氮转变为其他形态，其中相当一部分转化为了吡啶。这一发现对于理解氮在煤氧化反应中的作用及其可能影响的产物具有重要意义。 该研究通过XPS技术详细揭示了煤在低温氧化条件下，硫与氮官能团的转变规律。这些发现不仅有助于深入理解煤的氧化机理，也为煤炭的清洁利用和环境保护提供了科学依据。此外，对于预测和控制煤矿的自燃、火灾风险，以及开发有效的防灭火策略具有重要的理论指导意义。