呼伦贝尔褐煤黄腐酸非酸性基团分布规律研究

摘要

本论文以内蒙古呼伦贝尔褐煤为研究对象。采用过氧化氢氧化和硫酸-丙酮提纯方法，获得高纯度黄腐酸。使用化学分析方法得到高纯黄腐酸中醇羟基、羰基、甲氧基、伯胺基和巯基等非酸性官能团含量。利用元素分析、红外光谱分析、紫外光谱分析、X射线光电子能谱分析和核磁共振分析对黄腐酸进行表征，结合化学分析方法得到构建黄腐酸分子模型的结构参数，通过量子化学计算模拟，得到最优黄腐酸分子结构模型。 探究微波辅助下过氧化氢氧化褐煤提取黄腐酸，在单因素实验基础上，通过响应曲面分析得到提取黄腐酸的最优条件为：氧煤比为9，过氧化氢浓度为18%，反应时间为14min，微波功率为600W，FA1收率为22.13%。通过响应曲面分析得到提纯黄腐酸的最佳条件为：酸料比为0.06，液固比为7，反应温度为41℃，反应时间为68min，最优条件下FA1P收率为64.48%。 通过化学分析得到黄腐酸中非酸性官能团的含量：醇羟基为6.92mmol/L、羰基质量分数为0.81%、甲氧基质量分数为0.18%、伯胺基质量分数为0.02%及巯基的质量分数为0.13%。采用元素分析、红外光谱分析、紫外光谱分析、X射线光电子能谱分析及核磁共振分析表征黄腐酸性能，通过红外光谱分析，得到黄腐酸结构中官能团的归属及相对含量，基于红外分析数据得到构建黄腐酸分子模型的结构参数：芳氢率、脂肪链长度、氢碳原子比和芳碳率。基于紫外光谱分析结果，高纯黄腐酸具有较高的芳香度、腐殖化程度和羰基共轭度。XPS分析得到黄腐酸表面元素主要的存在状态。核磁共振分析得到黄腐酸分子结构中不同化学位移的碳原子归属，为黄腐酸分子模型的构建提供碳骨架及结构参数。 结合元素分析、化学分析、红外光谱分析和核磁共振分析结果，得到黄腐酸分子模型的结构参数，构建出的黄腐酸分子模型的平均分子式C46H38O20NS，Mr=956，采用Gaussian09W软件基于Ground State、HF/3-21G和Default Spin基组水平下的量子化学计算优化黄腐酸分子结构模型，理论计算得到的频率谱图与实验谱图有很高的匹配度。

目录

声明

致谢

变量注释表

1 绪论

1.1选题背景及意义

1.2黄腐酸的概述

1.2.1 黄腐酸的来源

1.2.2 黄腐酸的制备方法

1.2.3 黄腐酸的结构研究

1.3分子模拟技术的应用

1.4构建分子模型的仪器方法

1.4.1 元素分析

1.4.2 红外光谱分析

1.4.3 13C核磁共振分析

1.5.1 研究目标

1.5.2 主要研究内容

2 实验部分

2.1实验材料及试剂

2.2样品的X射线衍射谱分析

2.3 仪器设备

2.4实验方法及技术路线

2.4.1 过氧化氢处理煤样

2.4.2 硫酸-丙酮提纯黄腐酸

2.4.3 技术路线图

2.5 仪器测试方法

2.5.1 元素分析

2.5.2 傅里叶红外分析（FT-IR）

2.5.3 紫外光谱测试分析（UV-Vis）

2.5.4 X射线光电子能谱测试（XPS）

2.5.5 固体 13C核磁共振谱测试分析（13C-NMR）

3 煤基黄腐酸的提取及纯化

3.1 引言

3.2微波辅助过氧化氢提取黄腐酸

3.2.1 氧煤比对FA1提取率的影响

3.2.2 过氧化氢浓度对FA1提取率的影响

3.2.3 反应时间对FA1提取率的影响

3.2.4 微波功率对FA1收率的影响

3.2.5 FA1提取响应曲面的分析

3.3硫酸-丙酮法提纯黄腐酸

3.3.1 FA1P提纯实验响应曲面水平的选取及方程的建立

3.3.2 响应曲面模型的可靠性分析

3.3.3 响应曲面实验因素交互作用分析

3.4 本章小结

4 煤基黄腐酸非酸性官能团含量的测定及结构分析

4.1煤基黄腐酸的元素分析

4.2煤基黄腐酸非酸性官能团含量的测定

4.2.1 醇羟基含量测定

4.2.2 羰基含量的测定

4.2.3 甲氧基含量的测定

4.2.4 伯胺基含量的测定

4.2.5 巯基含量的测定

4.3煤基黄腐酸的性能研究

4.3.1 红外谱图分析

4.3.2 紫外可见光谱图分析

4.3.3 13C核磁共振分析

4.3.4 X射线光电子能谱分析

4.4 本章小结

5 煤基黄腐酸分子模型的构建

5.1 引言

5.2煤基黄腐酸分子模型构建的依据

5.2.1 黄腐酸分子结构基本参数

5.2.2 黄腐酸13C-NMR核磁共振结构参数的计算

5.3黄腐酸分子结构模型的初步构建

5.4黄腐酸分子结构模型量子化学优化及修正

5.5 本章小结

6 结论与创新点

6.1 结论

6.2 创新点

参考文献

附录

作者简历

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