拉曼光谱表征高煤级煤-隐晶石墨结构演化的关键参数

本文主要探讨了高煤级煤—隐晶质石墨的Raman光谱特性及其在结构演化过程中的应用。拉曼光谱作为一种非破坏性的微观分析技术，因其能够揭示碳材料内部结构的有序性和缺陷，被广泛用于表征不同阶次的煤类物质，特别是高煤级煤，如无烟煤和石墨的结构变化。 研究者通过对一系列受岩浆热变质影响的高煤级煤样品进行深入分析，发现G峰的位置与其面网间距(d002)之间存在明显的阶梯性变化，这种关系有助于区分石墨与高煤级煤，因为G峰代表石墨的晶格振动，d002则是碳层之间的距离。此外，S2峰位、D1峰（D带中心峰）、G峰的半峰宽与d002呈现出良好的线性关联，反映了材料结构的连续性。 更进一步，研究发现D1峰与G峰之间的峰位差和半峰宽比随d002值的减小而减小，这一现象表明随着结构的优化，碳链的规整性增强。同时，S2峰与S4峰的峰位差在d002减小时表现出先增后减的趋势，其强度比和面积比则逐渐增大，这反映了煤结构从高序到低序的演变过程。 在结构演化的关键节点，当煤达到无烟煤至变质无烟煤阶段，d002超过6.5%，P(D1-G)峰位差小于235 cm^-1，半峰宽比明显下降，同时La/Lc比例显著减小，这可能指示了芳构化和芳环缩合作用增强，转向以芳环叠片拼接为主的结构模式。而在半石墨至石墨的转变过程中，P(D1-G)、ID1/IG和AD1/AG指标显著降低，La、Lc指数迅速增加，体现出石墨化的趋势。 总结来说，通过拉曼光谱的定量分析，d002可以作为一个有效的结构参数，准确反映高煤级煤—隐晶质石墨在不同演化阶段的特性，为煤田地质与勘探提供了重要的结构信息和演化路径。这项研究对于理解煤炭的形成过程、优化煤的品质以及预测煤炭的性质具有重要意义。