王 坤，梁文政，王翠苹

(1.青岛大学 机电工程学院，山东 青岛 266071；2.山东科技大学 土木工程与建筑学院，山东 青岛 266590)

0 引 言

我国作为能源大国，传统的化石燃料，尤其是煤，在热电、工业生产活动中仍将长期占据主要地位。作为CO2、PM2.5等污染物产生的主要源头，燃煤污染防治一直是我国重点关注与控制对象。因此，深入了解煤的结构及其基本反应特征，尤其是从原子尺度揭示其中组成元素在热转化过程复杂的化学演变机理，一直都是煤科学研究领域的核心问题。近些年日益得到认可的分子动力学计算有助于从微观角度解释宏观、复杂的化学反应体系性质，从而为实际应用提供理论基础[1]，为煤科学的研究注入了新的活力。

煤的化学结构分析与模型的构建是从分子层面研究煤科学的重点内容，过去几十年间，众多学者通过试验与计算，构建了超过130种不同的分子尺度的煤结构[2]。如今随着科技的进步，分析手段与计算机水平的发展，利用计算机辅助分子设计的方法逐渐兴起。如许多学者利用X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy，XPS)、13C固体核磁(13C Nuclear magnetic resonance ，13C-NMR)、高分辨率透射电子显微镜(High resolution transmission electron microscope，HRTEM)等分析手段构建的煤化学结构，继而计算获得了与试验数据吻合较好的效果，证明这些手段有效、合理[3-4]。煤化学结构模型的建立使得煤热化学转化研究得以在分子层面展开，为研究其中复杂的化学反应机理提供了机会。如热解是煤燃烧过程复杂且重要的阶段，主要是由自由基驱动的反应阶段，通常分为热解产生挥发物(一次反应)及挥发物的后续反应(二次反应)2个阶段[5]。……