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本文对新疆淖毛湖褐煤进行加氢液化反应试验，运用核磁共振(NMR)、顺磁共振(EPR)和X射线光电能谱(XPS)等分析方法对煤及加氢液化中间产物进行碳结构和自由基浓度表征，从分子结构角度研究温度对液化产物结构变化的影响并实现煤及其产物模型的构建。首先，运用不同模型化合物对固体核磁碳谱中存在的核Overhauser效应(NOE)进行了标定分析，建立了脂肪碳和芳香碳的非线性回归方程，并用9，10-二甲基蒽模型化合物进行检验，结果表明9，10-二甲基蒽碳结构参数的实测值与理论值误差小于10‰建立了消除NOE效应的固体核磁碳结构参数定量分析方法，该方法的建立为碳结构的解析奠定了基础及保障。同时，运用核磁共振氢谱碳谱(1H/13C NMR)分析液化中间产物结构变化，从分子的角度揭示液化反应行为。结果表明在温度为320℃-450℃的区间内，390℃时液化油的脂肪烃含量最高，脂肪氢和脂肪碳含量分别达到了29.51％和42.46％。沥青质芳香碳含量随温度的增加而升高，450℃升至最高87.27％，脂肪碳与芳碳呈互补关系。温度对加氢液化中间产物的碳结构分布变化与液化反应性能密切相关，与液化反应进程具有一致相关性。 同时利用顺磁共振(EPR)检测了不同液化油及沥青质自由基浓度，比较发现液化油自由基浓度随温度的增加而呈上升趋势，液化沥青质随温度的升高呈先上升后下降趋势，与各自产率关系呈正相关，中间产物自由基浓度与液化产率分布及反应行为变化具有一致性，为进一步液化机理探究奠定了基础。最后，基于13C-NMR、XPS、FTIR及元素分析表征结果，运用ChemDraw对淖毛湖原煤、液化沥青质进行分子模型的构建。结果表明，淖毛湖煤以单双环为主，沥青质以缩合2-4环为主，并且ChemDraw模型的分子式及元素含量分布与元素分析具有一致性，实现了煤分子模型在加氢液化中反应行为演绎，从分子角度为煤加氢液化机理奠定了理论基础。