Kömür, birden fazla fonksiyonel grup ve birden fazla kimyasal bağdan oluşan karmaşık bir organik makromoleküldür. Kimyasal yapı perspektifinden bakıldığında kömür, aromatik kristal çekirdeğinin yapısını elde eden kısa menzilli düzenli ve uzun menzilli düzensiz amorf katı organik maddedir. Parametreler önemli içeriktir. Ve en iyi aromatik çekirdek tespit cihazı raman spektrometresi.
Raman Spektroskopisi Nedir?
Raman spektroskopisi bir tür saçılma spektroskopisidir ve spektral analiz tekniklerinin ayrılmaz bir parçasıdır. Raman spektroskopisi, moleküler titreşim ve dönüş hakkında bilgi elde etmek için olay ışığından farklı frekanslarda saçılma spektrumunu analiz eden Raman saçılma etkisine dayalı bir analiz yöntemidir. Moleküler yapının incelenmesine uygulanır.
Raman spektroskopisinin malzemeler, kimyasallar, petrol, polimerler, biyoloji, çevre koruma, jeoloji ve diğer alanlarda uygulamaları vardır. Raman teknolojisinin sürekli gelişmesiyle birlikte uygulama aralığı giderek daha da genişlemektedir.
Raman spektroskopisi karbon malzemelerin yapısal düzen durumuna karşı oldukça hassastır ve yapısal düzenin derecesi için güvenilir bilgi sağlayabilir. Karbon malzemeleri karakterize etmek için en yaygın kullanılan, tahribatsız, hızlı ve yüksek çözünürlüklü tekniklerden biridir. Bu nedenle, Raman spektroskopisi genellikle grafit gibi karbonlu malzemelerin yapısal özelliklerini tanımlamak için kullanılır.
Kömür, yüksek karbonlu malzeme özelliklerine sahiptir ve polikristalin grafite benzer bir yapıya sahiptir. Aşağıda, Opto-Tiancheng taşınabilir Raman spektrometremiz ATR3110-532 ile test edilen grafen ve kömürün Raman spektrumu yer almaktadır. Grafikten ikisinin Raman karakteristik tepe noktalarının yakın olduğu görülebilir.
Bu testin Raman spektrumu sonuçlarında 1343cm-1 ile 1601cm-1 civarında belirgin ayırt edici karakteristik sinyaller görülmektedir.
Numune kömürle değiştirilirse, entegrasyon süresi 10000ms ve uyarma gücü 50mW olursa aşağıdaki veriler elde edilecektir:
Bu testin Raman spektrumu sonuçlarında 1337cm-1 ile 1602cm-1 civarında belirgin ayırt edici karakteristik sinyaller görülmektedir.
Kömür gibi karbonlu bileşiklerdeki doğal organik maddelerin Raman spektroskopisi, Raman bantlarının amorf karbonun yapısal bileşimiyle ilişkili olduğunu göstermektedir.
Kömür ile genel makromoleküler organik bileşikler arasındaki en önemli fark, benzersiz karmaşıklığa, çeşitliliğe ve homojensizliğe sahip olması ve aynı kömür parçasının hiçbir yerinde tekdüze bir kimyasal yapının bulunmamasıdır. Kömürdeki doğal organik maddenin Raman spektrumuna göre, Raman bandı amorf karbonun yapısal bileşimiyle ilişkilidir.
Su Xianbo ve diğerleri, farklı metamorfizma ve deformasyon derecelerine sahip kömürler üzerinde Raman spektroskopisi testleri yürüttüler. Mikrokristalin kömür yapısı, evrimi ve Raman spektral özellikleri arasında yakın bir ilişki buldular. Bu, tepe başı farkında (G-D1) keskin bir artış ve yarı genişlik oranında (G/D1) keskin bir düşüşle sonuçlanır.
Tablo 1 ve Şekil 1'de gösterildiği gibi, üç farklı kömür türünün Raman parametre farkları ve Raman eğrileri karşılaştırılmıştır. Raman bandının kömürün yapısal bileşimiyle ilişkili olduğu görülebilir. Kömürleşme derecesinin artmasıyla birlikte, özgül performans aşağıdaki gibidir:
(1) D1 tepe noktasının konumu düşük dalga sayısı bölgesine, G tepe noktasının konumu ise yüksek dalga sayısı bölgesine hareket eder, dolayısıyla D1 tepe noktası ile G tepe noktası arasındaki tepe mesafesi: linyit < bitümlü kömür < antrasit.
(2) D1 piki ve G piki ne kadar keskin olursa, tepe yükseklik oranı (G/D1) değeri o kadar düşük olur, dolayısıyla tepe yükseklik oranı (G/D1): linyit > bitümlü kömür > antrasit. Aradaki fark açıktır.
(3) Antrasit, 2500-3250 cm-1'de zayıf Raman saçılmasına sahiptir ve ikinci dereceden mod daha belirgindir. Linyit ve bitümlü kömürün ikinci dereceden modu, belirgin ve yumuşak bir buharlı ekmek tepesi oluşturmak için üst üste bindirilir.
Yukarıdaki Raman spektrum eğrisine bakarak kömürün türünü hızlı bir şekilde belirleyebiliriz.
Yukarıdaki Kömürlerin Raman Parametrelerindeki Farklılığın Başlıca Nedenleri:
①Linyitin kömürleşme derecesi en düşük, karbon içeriği en az ve uçucu içeriği en fazladır. Bitümlü kömür, linyitin metamorfizma yoluyla dönüşmüş bir kömür türüdür ve uçucu içeriği %10 ila %40 arasındadır.
Genellikle kömürleşme derecesi arttıkça azalır. Kömürleşme derecesi linyitinkinden daha yüksek, antrasitten daha düşüktür. Antrasit, Çin liman bilimi ve teknolojisinde en yüksek kömürleşme derecesine sahip kömürdür.
② D1 tepe noktası esas olarak aromatik halka ile aromatik bileşik arasındaki CC bağı titreşim tepe noktasıdır; G tepe noktası aromatik halka solunum titreşimi, C=C bağı titreşimi ve grafitin karakteristik tepe noktasıdır. Uçucu madde içeriğindeki değişiklikle aromatizasyon ve aromatik halka yoğunlaşmasındaki fark oluşur ve bu da D1 tepe noktası ile G tepe noktası arasındaki ilişkide buna karşılık gelen bir değişikliğe yol açar.
Kömürleşme derecesi ne kadar yüksekse, kömürdeki alkil yan zincirler, oksijen içeren fonksiyonel gruplar ve küçük moleküler bileşikler giderek azalarak kaybolur ve bunların yerini daha düzenli aromatik karbon ve aromatik tabakaların üst üste gelmesi ve birikmesi alır ve uçucu madde içeriği oranı azalır. Değer ne kadar küçükse, pik bandının pik şekli o kadar keskin olur.
③ İkincil mod D1 tepe noktası ve G tepe noktasından etkilenir ve frekans tepe noktasıdır, bu da D1 yükselişi ve G tepe noktasının değişmesiyle değişir. Kömürleşme derecesi ne kadar yüksekse, geniş ve hafifçe buharlanmış ekmek tepe noktası kademeli olarak üç belirgin tepe noktasına (2D1 tepe noktası bandı, D1+G tepe noktası bandı ve 2G tepe noktası bandı) ayrılır.
Sonuç bölümü
Raman spektroskopisi hızlı, basit, tekrarlanabilir, tahribatsız nitel ve nicel analiz sağlayabilir ve kömür kimya endüstrisi alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Düşük kaliteli kömür ithalatını önlemek için hayati bir tespit yöntemi sağlar.
