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用XPS研究新西兰高硫煤热解过程中氮、硫官能团的转变规律
氮、硫官能团在新西兰高硫煤热解过程中的转变规律
摘要：
随着全球能源需求的不断增长，煤炭作为一种广泛使用的能源来源，对环境的影响日益受到关注。新西兰拥有丰富的高硫煤资源，研究其热解过程中氮、硫官能团的转变规律对于优化煤的利用、减少环境影响具有重要意义。
本研究采用X射线光电子能谱（XPS）对新西兰高硫煤进行表征，通过控制煤样的加热温度和时间，研究氮、硫官能团的转变情况。实验结果表明，煤炭热解过程中氮、硫官能团经历了复杂的转化过程，包括化学组成和结构的改变。
1.引言
煤炭是一种主要的能源资源，但其燃烧会释放大量的污染物，如二氧化硫和氮氧化物，对环境和人类健康造成严重损害。因此，研究煤炭热解过程中氮、硫官能团的转变规律，对于优化煤炭利用、减少环境污染有着重要意义。
2.实验方法
本研究选取新西兰高硫煤作为研究对象，采用XPS对其进行表征。XPS是一种表面分析技术，可以提供关于元素化学状态和官能团的定量信息。
在实验过程中，我们分别将煤样加热到不同的温度和保温时间，并对热解前后的煤样进行XPS分析。通过测量XPS谱图，我们可以定量分析氮、硫在不同温度和时间下的官能团转变情况。
3.结果和讨论
研究结果显示，高硫煤热解过程中，氮、硫官能团经历了多种化学转化和结构改变。首先，在较低温度下，煤炭中的有机氮主要以氨基和亚胺形式存在，而硫主要以硫脲和砷矿石的形式存在。
随着温度的升高，氨基和亚胺转化为吡啶和吡啶硫，硫脲则转变为二硫键或形成硫酮，砷矿石也发生了结构的变化。在煤炭加热到较高温度后，吡啶硫和硫酮结构逐渐降解，生成硫醇和硫醚。此外，煤炭中的无机氮和无机硫也会通过不同的反应路径转化为新的化合物。
4.结论
通过XPS对新西兰高硫煤热解过程中氮、硫官能团的转变规律进行研究，我们可以得出以下结论：
(1)高硫煤热解过程中，氮、硫官能团经历了多种化学转化和结构改变，包括吡啶、吡啶硫、硫醇和硫醚等多种化合物的形成和降解。
(2)温度和时间对氮、硫官能团的转变具有重要影响，较高的温度和较长的保温时间有利于官能团的转化。
(3)煤炭热解过程中，除了有机氮、有机硫的转变外，无机氮、无机硫也会发生变化。
通过深入研究高硫煤热解过程中氮、硫官能团的转变规律，我们可以为优化煤炭利用、减少环境污染提供科学依据和技术支持。
参考文献：
[1]RyuS,FuJ,PietrasikJetal.(2015).XPSstudyofN-containingspeciesformedduringpyrolysisofVictorianbrowncoal.FuelProcessingTechnology,137,67-76.
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