伊敏煤热模拟研究：HRTEM揭示聚集态结构演化

"该论文以内蒙古伊敏褐煤为研究对象，通过高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和热重质谱联用(TG-MS)技术，深入探讨了煤在不同热模拟温度(384, 456, 528, 和600℃)下的聚集态结构演化特征以及热解过程中主要气态产物的析出行为。" 在这篇研究中，作者们观察到伊敏褐煤在热模拟过程中的聚集态结构呈现出明显的温度依赖性变化。随着温度的升高，芳香层片的长度、弯曲度、有序性、层间距以及堆垛高度都经历了不同的演变阶段。在384至456℃的阶段，1×1的芳香层片数量增加，而大尺寸的芳香层片减少，这与芳香结构内部的羧基或含氧杂环裂解有关。同时，层片的弯曲度调整，有序性增强，层间距减小，堆垛高度增加。这个阶段的热解主要产生了与羧基或含氧杂环裂解相关的气体产物。 进入456至528℃的阶段，体系内的芳香甲基或芳香甲基醚键发生断裂，产生甲烷，导致新的芳香结构聚合，使得1×1的芳香层片减少，较大尺寸的芳香层片增多。弯曲度为1.0~1.2的层片减少，而较大弯曲度的层片增多，有序性进一步改善，同时伴随着层间距的减小和堆垛高度的增加。这个阶段的热解以甲烷的生成为主。 最后，在528至600℃的温度区间，小芳香层片的缩聚反应成为主导，大量氢气被生成，导致1×1的芳香层片大幅度减少，较大尺寸的芳香层片显著增多。弯曲度为1.0~1.2的芳香层片减少，较大弯曲度的层片增多，有序性变差。这个阶段，芳香层片的层间距略有增大，堆垛高度显著增加。热解过程中的主要产物是小芳香层片缩聚产生的氢气。 伊敏褐煤的热模拟过程伴随着复杂的化学反应，这些反应影响了煤的聚集态结构，同时也决定了热解过程中主要气态产物的类型和数量。通过HRTEM和TG-MS的联合分析，研究者能够更深入地理解煤的热解机理，这对于优化煤的转化工艺，提高能源利用效率和减少环境污染具有重要的理论和实践意义。