【摘要】 实验中主要研究了石墨化高阶煤的组成和微观结构演变的定量表征。

煤的微观结构，如基体形态、孔隙结构和碳结构，对煤中的资源富集和石墨化研究具有重要意义。

 

Peng Qiao等人[1]采用原子力显微镜（AFM）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）对沁水盆地南部上古生界煤层岩心的微观结构进行了表征。

 

实验中主要研究了石墨化高阶煤的组成和微观结构演变的定量表征。

 

通过HRTEM识别煤中的类石墨结构，并使用Gwydion软件在五种不同的扫描尺寸下通过AFM获得与孔隙和基质表征相关的定量参数。

 

解释了AFM扫描尺寸的重要性，并描述了部分石墨化以及高阶煤化阶段基体和孔隙的耦合演化。

 

结果表明，碳结构呈局部平行排列，多层堆叠，层间距为0.338～0.363nm。

 

基体表面分形维数D在2.15到2.38之间变化，表面粗糙度Ra在0.8到29.9nm之间变化。

 

孔径在257～575之间，平面孔隙率在0.75%～4.87%之间。

 

随着扫描尺寸的减小，D和平面孔隙率相对于其他参数表现出较强的稳定性。

 

基体表面形貌与孔隙结构的关系表明，自相似性低的粗糙表面有利于孔隙的形成。

 

在煤化和石墨化过程中，高阶煤的基体形态趋于规则光滑，而碳结构的层间距逐渐减小。

 

Ro，m与表面分形维数D和平面孔隙度呈两种相反的变化趋势，表明基质孔隙耦合演化的存在。

 

研究结果补充了煤化和石墨化理论，对煤炭资源开发和煤源材料利用具有应用价值。

 

[1] Peng Qiao, Yiwen Ju, Kun Yu, Liting Ju, Lei Xiao, Hongye Feng, Yanbin Yao, Baisheng Nie, Xin Li, Jijun Tian, Jiaxi Zhou, Liru Tao, Peng Wang, Nanoscale quantitative characterization of microstructure evolution of partly graphitized high rank coal: Evidence from AFM and HRTEM, Fuel, Volume 324, Part C, 2022, 124802.

 

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