矿业安全与环保

作者：乔云霞, 陈曦, 葛少成, 邓存宝, 范超男

关键词：煤分子, 侧链官能团, 量子化学模拟, 亲水性, 氢键力, 前线轨道间隙, 键能

煤中侧链官能团是影响煤分子亲疏水性的重要因素。为了揭示煤分子中侧链官能团与水分子的作用机理，基于密度泛函理论计算了24种煤分子侧链官能团和水分子之间的非共价键力。结果表明：侧链官能团与水分子主要通过氢键力作用，伴随范德华力，几乎没有排斥力；含氧官能团与水分子形成的总氢键能最弱为-10.91 kJ/mol，最强为-71.03 kJ/mol，其中小部分含氧官能团可以与2个及2个以上水分子结合；含氮官能团与水分子形成的总氢键能为-30.70~-6.44 kJ/mol；含硫官能团与水分子形成的总氢键能稳定在-12.00 kJ/mol左右。侧链官能团亲水能力由强到弱依次为：羧基、羟基、碳基键、醛基、醚键及氨基、极性键。研究成果为表面活性剂或抑尘剂通过定向增强官能团亲水性，提高煤体亲水性，从而增强降尘效果提供了一种新思路。

来源：2024年第3期

《矿业安全与环保》期刊编辑部

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