金属离子(Na+、Ba2+、Ca2+)抑制煤中含氧官能团活性的量子化学研究
何帅印1
齐金龙1
周春山2
唐一博2
刘洪刚2
1.国家能源集团 神东煤炭集团,陕西 神木 7193152.太原理工大学,山西 太原 030024
摘要：为探究煤矿阻化剂抑制煤自燃的机理,以煤分子侧链活性基团醛基(-CHO)、甲氧基(-OCH3)为研究对象,使用高斯量子化学模拟软件(Gaussian 16W),对-CHO、-OCH3 活性基团及其与Na+、Ba2+、Ca2+结合所形成配合物的几何构型、静电势、前线轨道、自然键轨道与电荷转移进行深入研究.计算结果表明:Na+、Ba2+、Ca2+与活性基团结合形成配合物后削弱了-CHO活性基团与-OCH3 活性基团的亲电反应能力并使二者失去了亲核反应能力,降低了基团的化学活性;金属离子的加入使活性基团的能级差(ELOMO-EHOMO)和活性基团的最高占据分子轨道(HOMO)能量绝对值增大,增加了活性基团结构的稳定性;自然键轨道理论分析(NBO)结果说明-CHO与-OCH32 种活性基团能够与Na+、Ca2+、Ba2+3 种金属离子发生较强的配位作用,活性基团中O上的电子转移到Na+、Ca2+和Ba2+上形成了配位键;活性基团与金属离子的结合减少了基团与氧接触的机会,对煤炭自燃过程起到了抑制作用.
关键词：煤自燃官能团量子化学阻化剂高斯模拟
分类号：TD75+2.2(矿山安全与劳动保护)
资助基金：山西省自然科学基础研究计划基金资助项目(20210302124062)山西省留学人员科技活动择优资助项目(20220010)
论文发表日期：2023-07-20
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 149-155 )
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