国家自然科学基金创新群体项目 (50921002) 方向之 煤中有机质组成及高附加值利用

1. 国家自然科学基金创新群体项目(50921002)方向之国家自然科学基金创新群体项目(50921002)方向之 • 煤中有机质组成及高附加值利用 图21 新型固体酸 NSA的制备 XL和FC1的工业分析分析和元素分析（wt%） • 先锋褐煤（XL）的热萃取（TE）和萃余物的氧化解聚 图25 锡林浩特褐煤苯-甲醇醇解产物柱层析后石油醚：二硫化碳（8:1）馏分的HPLC/MS图 a：减差值 图22不同温度下DNM的转化率和产物的选择率随时间的变化 图15 E1, F2和CO2的收率图16 各样品的FTIR谱图 图23 NSA催化DNM加氢裂解的机理 • 图26陕北中低温煤焦油分离得到的较易挥发的烃类（上，不含有机杂原子成分）和酚类成分（下，不含烃类成分）的总离子流色谱图 NSA对DNM中桥键的断裂具有高度的选择性。 NSA可以使分子氢异裂为游离程度较高的H+和吸附在催化剂表面的H-。所生成的H+在较温和的条件下可以使DNM中的桥键有效地断裂而不导致萘环加氢。 图14 XL的TE、氧化解聚、反应混合物的后处理和GC/MS分析 图17 E2的总离子流色谱图 成果展示 本研究方向2009年以来发表的论文被国内外文献引用89次，其中被SCI收录的文献引用58次。 波兰学者ValentinaZubkova评价“为了证实煤中有机质中存在有机氯和有机溴，魏等依次用二硫化碳、正己烷、苯、甲醇、丙酮、四氢呋喃和体积比为1比3的四氢呋喃与甲醇的混合溶剂萃取了多种中国煤。使用相同的溶剂萃取顺序，魏等在多种中国煤的甲醇萃取物中鉴定出了27种有机氮。换用另一溶剂萃取顺序，该课题组从煤的萃取物中鉴定出了25种有机硫”。 Chromatographic methods and techniques used in studies of coals, their progenitors and coal-derived materials，Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2011, 399 (9): 3193-3209. 日本产业技术综合研究所主任研究员Hiroyuki Kawashima评价“煤的萃取已经被广泛研究。然而，已经报道的仅仅是萃取物和萃余物中的氮含量。…魏等分析了煤的萃取物中的有机氮，检测出多种含氮的有机化合物”。Changes in nitrogen functionality due to solvent extraction of coal during HyperCoal production, Fuel Processing Technology, 2012, in press. 图19 几种样品的红外光谱图 图18 FC1氧化解聚的可能机理 图20 FC1可能的氧化解聚机理 上述结果表明：通过在1-MN中的热溶和后续的在双氧水中的氧化解聚可以使XL中的大部分有机质可溶；苯环是XL大分子网络中重要的芳环，而-CH2-和-CH2CH2-是连接苯环的重要的桥键。 热萃取过程中，1-MN与XL大分子网络中的芳环发生强烈的p-p相互作用，撑开大分子网络，释放脂肪族成分和含羰基的有机物 根据氧化解聚所得产物推测，FC1中富含苯环，而苯环之间主要由-CH2-和-CH2CH2-连接 图24 灵武萃余煤催化加氢转化过程中二苯甲烷析出的可能机理 新型固体酸的制备及其催化的加氢裂解反应 • 制备了新型的固体酸（NSA）和在载体上高分散的Ni/-Al2O3，两种催化剂在温和条件下分别对ArXAr’中桥键的断裂具有高度的选择性和可以使多烷基苯有效加氢。 • 在微波辐射下浸渍等量的五氯化锑和三甲基硅三氟甲基磺酸酯到活性炭中制备了NSA。 • 实现了小试规模的中低温煤焦油的高效分离