刘冬冬, 高继慧, 吴少华, 秦裕琨

(哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院, 哈尔滨 150001)

热解过程煤焦微观结构变化的XRD和Raman表征

刘冬冬, 高继慧, 吴少华, 秦裕琨

(哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院, 哈尔滨 150001)

摘要:为深入了解煤焦微观结构在热解过程的变化规律,对霍林河褐煤(HLH)、大同烟煤(DT)、鸡西烟煤(JX)和晋城无烟煤(JC)进行热解实验(25～1 600 ℃),采用X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)获取煤焦微观结构信息,并对两者数据的关联性进行分析．结果表明,热解过程煤焦微观结构的变化存在明显的3个阶段,分别对应解聚与流动、热缩聚与芳构化、石墨化．当La<3 nm, ID1/IG和ID4/IG随La的增大而增加;当La>3 nm,ID1/IG和ID4/IG随La的增大而减小,表明层片在不同尺寸内发生改变,其相互连接方式和缺陷数量也不相同．Lc分别与ID3/IG和Raman谱峰总积分面积成反比,表明无定形sp2碳原子多存在于芳香片层的夹层间,且与芳香结构活性有关．

关键词:煤热解;微观结构;X射线衍射;拉曼光谱;相关性

热解是煤燃烧、气化、活化前必经的热化学过程[1]．从晶体结构角度,煤焦内发生了芳香结构的解聚和缩合、芳香层片的移动和交联等[2]．从不同振动形式的碳结构角度,发生了晶体sp2杂化碳、孤立sp2杂化碳、无定形sp2和sp3杂化碳之间的相互转化[3]．X射线衍射(XRD)主要对晶体结构较敏感,拉曼光谱(Raman)对不同形式碳结构提供较好的表征[4]．由于煤燃烧、气化和活化的目的不同,对热解后煤焦结构要求也不同．如要合理地控制煤热解过程,制备出满足后续不同反应需求的煤焦结构,则需要建立XRD与……