低阶煤表面含氧官能团的X射线光电子能谱分析

"低阶煤表面含氧官能团的X射线光电子能谱研究" 本文详细探讨了低阶煤表面含氧官能团的特性及其氧化变化，通过对来自三个不同矿区的13个低变质煤样本进行工业分析、元素分析以及X射线光电子能谱(XPS)实验，研究人员旨在揭示这些官能团的结构特点和氧化过程。实验过程中，研究团队运用了统计解析法、分峰拟合和相关分析法对数据进行处理。 首先，研究发现传统的Krevelen经验公式计算芳碳率fa并不适用于低阶煤。低阶煤的O/C原子比随着碳含量（Cdaf）的增加而降低，这表明随着煤化程度的提高，含氧官能团的相对比例下降。此外，低阶煤表面含氧官能团主要以醚羟基(C-O)的形式存在，而羰醛基(C=O)和羧基(COO-)的含量相对较少。尽管如此，这些含氧官能团的个体含量与总体O/C原子比之间没有显著的相关性，但它们与表面O/C原子比之间显示出一定的关联。 进一步的研究揭示了煤表面氧化的过程，可以概括为：C→C-O→C=O→COO-→气体。这个过程显示了含氧官能团如何逐渐转化为更稳定的氧化形态，最终可能逸出为气体。这一发现对于理解煤的氧化机理和预测煤转化过程中的行为具有重要意义。 X射线光电子能谱(XPS)技术在煤科学研究中的应用日益广泛，它能准确识别元素的不同化学状态并测定其含量，具有高灵敏度、良好的重现性和可靠性，且无需复杂的样品预处理。尽管XPS在氮、硫等元素的研究中已取得显著成果，但针对低阶煤表面含氧官能团的研究尚不多见。本研究填补了这一领域的一部分空白，为后续的煤转化工艺提供了理论依据和实验数据支持。 关键词：X射线光电子能谱；含氧官能团；低阶煤；氧化机理；煤转化