TG-MS研究K2CO3添加对不同等级煤结构的影响

K₂CO₃被认为是煤热解性能的有效催化剂，但其对不同等级煤和煤化跳跃的影响目前尚不清楚^[1-3]。K₂CO₃ 对镜质体反射率 (R_o,max) 范围为 0.68% 至 1.71% 的 8 种煤进行了催化。使用热重-质谱分析仪（TG/MS）和傅里叶变换红外（FTIR）光谱来表征K₂CO₃添加前后的结构变化。

FTIR结果表明,随着Ro附近的拐点,脂肪链长度(CH2/CH3)先减小后增大, (R_o,max =1.53%,芳香环缩合度(DOC)、芳香度(I)降低,芳香族化合物浓度降低。添加 K2CO3 后，除 DQ 煤 (R_o,max = 1.53%) 外，所有煤样的脂肪族氢 (Hal/H) 均增加，表明在 R_o,max = 1.53% 时发生突变。

TG/MS结果表明，失重率和最大失重率温度均在R_o,max的0.68%和1.2%附近呈现反射变化。氢气和乙烷的析出率在R_o,max = 1.21%附近呈现转向变化,而甲烷和苯的析出率在_Ro,max = 1.53%附近呈现过渡变化。 Ro,max = 1.21% 和 R_o,max = 1.53% 分别与第二次和第三次煤化跳跃一致。

TG/MS和 FTIR 结果均表明 K₂CO₃ 的影响与煤阶有关，尤其是煤化跃变。 K₂CO₃ 可能倾向于作用于 C––C 结构，并进一步促进热解过程中气体产物的产生。研究结果为煤化跳跃提供了深刻的认识，并为不同煤阶选择合适的催化剂提供了理论依据。

TG和DTG结果表明，K₂CO₃的影响与煤阶特别是煤化跃变的一次和二次有关。FTIR结果表明，当R_o,max＜1.53%时，添加K₂CO₃后CH₂/CH₃呈下降趋势，而当R_o,max≥1.53%时，CH₂/CH₃呈上升趋势。添加K₂CO₃后，除DQ煤外(R_o,max = 1.53%)，DOC和I参数增加，Hal/H降低，表明R_o,max = 1.53%时发生突变。失重率和T_max表明反射变化发生在R_o,max的0.68%和1.20%附近,氢气和乙烷的生成特征在R_o,max=1.21%附近出现转向变化,而甲烷和乙烷的演化速率在R_o,max=1.21%附近发生转变。苯在 R_o,max = 1.53% 附近呈现传递变化。 R_o,max = 1.21% 和 R_o,max = 1.53% 分别与第二次煤化跳跃和第三次煤化跳跃一致。K₂CO₃可能倾向于作用于C––C结构并形成配位键，进一步促进热解过程中气态产物的放出。

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