[发明专利]一种利用固体核磁碳谱检测煤结构参数的定量分析方法

说明书

本发明公开了一种利用固体核磁碳谱检测煤结构参数的定量分析方法，包括如下步骤：S1)选取模型化合物；S2)测定各模型化合物的固体核磁碳谱；S3)建立校正固体核磁碳谱测试误差的回归曲线方程；S4)验证回归曲线方程准确性；S5)待测煤样碳结构参数的测定及修正。所述方法以通过测定模型化合物的固体核磁碳谱，确定不同模型化合物碳结构参数误差，将模型化合物碳谱分峰拟合的脂肪碳和芳香碳拟合值与理论值分别进行回归分析，得到校正固体核磁碳谱测试误差的回归曲线方程；利用回归曲线方程对待测煤样的拟合参数进行修正，可有效减小固体核磁碳谱测试中碳结构参数的误差，实现固体核磁碳谱的定量分析。

技术领域

本发明涉及固体核磁碳谱分析技术领域，特别涉及一种利用固体核磁碳谱检测煤结构参数的定量分析方法。

背景技术

煤是一种由多种官能团、多种化学键组成的复杂有机大分子。了解煤大分子结构模型对认识煤的物理化学性质有重要意义。从煤有机分子的碳结构角度，可以揭示煤液化产物的碳结构变化，为推导煤液化反应机理奠定良好的基础。对煤组成结构深入研究，与工艺性能相结合，能更好的指导工业生产，实现煤炭清洁高效的利用。

煤中只有少部分是可溶于各种溶剂的小分子化合物，其余的大部分是不能被溶解的大分子骨架结构。运用固体核磁共振技术可以在对煤进行非破坏性研究情况下，直接检测煤样，得到煤碳结构参数。由于¹³C核天然丰度低，¹³C的NMR信号弱、探测灵敏度低，而且由于外磁场中核的各种相互作用以及固体中化学位移各向异性，磁核之间的直接偶极相互作用引起了谱线增宽、不对称线型，分辨率下降情况。直到70年代中期，随着固体核磁交叉极化(CP)和魔角旋转(MAS)等技术发展，固体¹³C-NMR逐渐应用于煤的研究中。CP技术增强了稀核信号，提高灵敏度，解决碳原子的纵向弛豫时间(T1)太长的问题；而MAS技术则消除化学位移的各向异性；边带压制技术(TOSS)消除样品快速旋转时使得某些原子核的共振谱线产生较大的旋转边带。所以为了窄化谱线、增加灵敏度，得到高分辨率的固体¹³C-NMR图谱时通常联合使CP、MAS和TOSS等几种技术，这已成为当今研究煤分子结构的普遍方法。

80年代固体核磁技术在常规固体高分辨核磁共振谱的基础上又发展了偶极相移技术，可以区分质子化碳和非质子化碳，提供芳碳率、芳氢率及脂碳率等新的结构信息。到了90年代，利用常规固体技术和偶极相移技术结合谱图分段积分方法得到更为详细的碳结构参数，但是偶极相移技术操作较复杂，需要多次实验，耗时甚多。1996年Koh Kidena等人运用CP和SPE ¹³C-NMR测试PM煤碳结构，通过分峰拟合(拟合软件为MacAlice)的方法将碳信号分为11类含碳官能团信号，如表1所示。

表1 ¹³C NMR中不同类型碳对应的化学位移

如今基于不同类型碳的不同化学位移归属，结合计算机辅助技术—分峰拟合技术能够直观、精细和快速的得到多种不同类型碳的含量，得到不同碳材料的结构参数。