[发明专利]一种构建复杂有机大分子平均分子结构模型的方法

说明书

一种构建复杂有机大分子平均分子结构模型的方法，属于有机大分子结构模型构建方法。采用原位法构建复杂有机大分子平均分子结构模型的方法，包括：(一)、元素分析、(二)、红外谱图的分峰分析、(三)、热气质联用分析和(四)、量子化学计算；实现构建煤等复杂有机大分子平均分子结构模型。优点：本方法利用原位结构表征方法，获得复杂大分子结构参数和片段，综合理论计算方法，构建复杂大分子结构模型，利用理论计算的红外谱图信息与实验谱图信息进行比对，不断校正大分子结构模型，使得构建的大分子结构模型更加客观，能够反映真实大分子结构模型的结构信息，有利于更好地研究煤等复杂有机大分子材料的性质、利用和转化。

技术领域

本发明涉及一种有机大分子平均分子结构模型构建的方法，特别是一种构建复杂有机大分子平均分子结构模型的方法。

背景技术

从分子层面上认识煤、木材、秸秆等复杂有机大分子结构，是进行充分和合理开发利用的基础，因此具有重要意义。但一直以来，由于分析手段的限制，对于煤、木材、秸秆等复杂有机大分子结构模型仍然认识不清。

煤、木材、秸秆等复杂有机大分子结构一般是大分子网状结构的混合物，可溶解性差，具有复杂性、多样性和不均一性等特点，即使在同一小块中，也可能不存在一个“统一”的化学结构或是找到两个完全相同的大分子。迄今为止尚无法分离出或鉴定出构成全部化合物。事实上即使是纯理论的研究也没有“全分析”的必要性。目前对煤、木材、秸秆等复杂有机大分子化学结构的研究，还只限于定性地认识其整体的统计平均结构，定量地确定一系列表观“结构参数”，如芳香度、反射率、IR光谱等，以此来表征其平均结构特征。这种方法的核心思想是承认“平均”具有广泛的代表性。这一认识非常有助于预测煤、木材、秸秆等复杂有机大分子的基本结构单元和官能团组成的特点，而且通过基本结构单元和官能团组成可进一步推测其反应性。

由于煤、木材、秸秆等复杂有机大分子组成和结构的复杂性以及分析手段的限制，其结构组成的研究存在很大挑战。常用表征结构组成的手段有气质联用仪(GC/MS)、液质联用仪(LC/MS)等，其中GC/MS一般应用于分析分子量不大、易挥发、在气化或高温下不分解的物质，LC/MS要求样品必须能够溶解在溶剂中，因此这些分析手段不能直接用于分析复杂有机大分子的结构组成。目前研究煤、木材、秸秆等复杂有机大分子结构组成的方法，通常需要进行萃取、氧化或加氢处理后，进行处理产物结构的表征，但是处理过样品的大分子结构存在破坏或重组的可能，虽然可以推测和假设反应历程，但得到大分子结构的原貌很困难。因此从提取物的结构反推煤、木材、秸秆等复杂有机大分子结构存在一定的限制。

近年来热气质(TG-GC-MS)联用技术的发展为原位法研究复杂、难溶的大分子物质的结构提供了可能，并逐渐成为一种不可或缺的手段。TG-GC-MS联用技术主要是采用热重分析仪在不同温度下将样品进行热解，这一过程中伴随弱键的断裂以及各种官能团的分解等，热解产物被气化后产生的混合气体被传输到GC中，GC可将混合气体进行分离，分离出的物质再由MS进行分析检测，因此可以在线追踪不同温度下热解产物的具体组成信息，由产物的组成信息可以较直观地认识煤、木材、秸秆等复杂有机大分子的结构组成片段以及推测连接结构。

近二十年，量子化学计算方法在结构化学中的应用日益增多，一方面应用分子力学和量子化学这种理论工具对分子结构进行优化，另一方面，应用量子化学方法能够对结构模型进行谱图分析，与实际的谱图进行比对，可进一步优化结构模型，使其更加接近实际原貌。

发明内容

本发明的目的是要提供一种构建复杂有机大分子平均分子结构模型的方法，解决现有技术中对于煤、木材、秸秆复杂有机大分子结构认识不清的问题。

本发明的目的是这样实现的：本发明采用原位法构建煤、木材、秸秆复杂有机大分子平均分子结构模型的方法，包括：(一)、元素分析、(二)、红外谱图的分峰分析、(三)、热气质联用分析和(四)、量子化学计算；实现构建复杂有机大分子平均分子结构模型；

具体步骤如下：