无烟煤微晶结构的高分辨率透射电镜分析

雷 蕾 ，相建华,* ，曾凡桂 ，邓小鹏

（1. 太原理工大学 地球科学与工程系 煤与煤系气地质山西省重点实验室，山西 太原 030024；2. 山西能源学院， 山西 晋中 030600）

煤的化学和物理结构受有机质输入，沉积环境和成熟度的影响，这些可变性导致了结构的复杂性[1]。因此，对煤化学结构的认识还处于研究阶段。目前，普遍认为由桥键相连的煤芳香结构体系组成了“煤大分子结构的基本单元”，因此，认识芳香结构体系对了解煤大分子结构具有重要的意义[2,3]。X射线衍射（XRD）[4,5]，13C核磁共振波谱（13C NMR）[6,7]，X射线光电子能谱（XPS）[8]，红外光谱（FT-IR）[8,9]，高分辨率透射电镜（HRTEM）等测试技术被应用于直接或间接观察煤结构特征，并取得了广泛认识。低煤级煤中芳香结构单元较小，定向性差，结构几乎是无序的，随着煤化作用的进行，芳环缩合程度不断增高，逐渐形成了定向性较好的微晶结构区域[10]。但即使是有序度及定向性程度最高的无烟煤，其结构也不是由完全统一的芳香结构组成的，其中除了有序度较高，层片较大的区域外，仍存在着层片较小且无序的区域[11]。因此，从这点出发，了解芳香结构的分布特征以及区域有序度的差异对了解煤微晶结构特征及煤化作用过程的演化有重要意义。

HRTEM提供了在原子水平上晶体与非晶体微观结构的直接信息，已成为表征碳质材料结构的重要工具[12-18]。随着计算机辅助技术的发展，对于HRTEM图像的处理已从定性分析发展到定量分析。到目前为止，世界各国的学者已开发出多种算法来更好地识别与提取条纹。……