第1章 绪论 1
1.1 煤自燃理论 1
1.1.1 煤自燃理论学说 1
1.1.2 研究内容和方法 3
1.2 煤的分子结构 3
1.3 煤自燃与吸附 4
1.4 煤自燃过程的化学反应理论 4
参考文献 5
第2章 理论和研究方法 6
2.1 Schr？dinger方程及近似 6
2.2 分子轨道理论 8
2.3 电子相关与多体微扰理论 8
2.3.1 电子相关能 9
2.3.2 组态相互作用理论 9
2.4 密度泛函理论 10
2.4.1 Kohn-Sham方程 11
2.4.2 Hohenberg-Kohn变分 12
2.4.3 Lee-Yang Parr的局域密度近似（LDA） 14
2.5 振动频率的计算 15
2.5.1 转动能量 16
2.5.2 振动能量及量子化处理 16
2.6 化学反应路径IRC近似 18
参考文献 19
第3章 煤的分子结构 21
3.1 煤的化学结构模型 21
3.2 煤结构的红外光谱研究 25
3.2.1 煤结构的红外光谱实验 25
3.2.2 红外光谱谱图 26
3.2.3 实验煤样红外光谱图谱官能团归属 32
3.2.4 煤样氧化自燃生成气体红外光谱研究 33
3.2.5 煤分子基本结构单元的化学结构 42
3.3 煤分子化学基本结构单元的量子化学计算 43
3.3.1 计算方法 44
3.3.2 计算结果分析 44
3.3.3 煤分子结构的理论计算与实验结果分析 55
3.3.4 前沿轨道能级与活性的关系研究 56
3.4 结论 57
参考文献 58
第4章 煤分子对氧分子的吸附 59
4.1 引言 59
4.2 吸附与煤的表面 59
4.2.1 吸附 59
4.2.2 煤的表面 60
4.3 计算方法与模型 61
4.4 对氧分子的物理吸附 62
4.4.1 对单氧分子的吸附 62
4.4.2 对两个氧分子的吸附 70
4.4.3 对多个氧分子的吸附 75
4.4.4 对多组分气体分子的混合吸附 88
4.5 含硫、磷侧链基团对氧分子的物理吸附 111
4.5.1 含硫侧链基团对氧分子的物理吸附 111
4.5.2 含磷侧链基团对氧分子的物理吸附 121
4.6 对氧分子的化学吸附 131
4.6.1 O2在—CH2—NH2基团上的化学吸附 131
4.6.2 O2在—CH2—CH3基团上的化学吸附 142
4.6.3 O2在—CH2—CH2OH基团上的化学吸附 162
4.7 物理吸附与化学吸附的临界位置 180
4.8 结论 187
参考文献 188
第5章 煤中有机大分子与氧发生化学反应机理研究 189
5.1 煤分子易与氧气发生化学反应的部位及其化学反应 195
5.2 计算方法 197
5.3 煤分子氧化自燃生成甲烷的反应的计算结果讨论 198
5.3.1 各驻点几何构型 198
5.3.2 IRC反应路径分析 202
5.3.3 反应位垒的计算 204
5.4 煤分子氧化自燃生成二氧化碳和水的反应的计算结果讨论 205
5.4.1 各驻点几何构型 205
5.4.2 IRC反应路径分析 212
5.4.3 反应位垒的计算 214
5.5 煤分子氧化自燃生成一氧化碳和水的反应的计算结果讨论 217
5.5.1 各驻点几何构型 217
5.5.2 IRC反应路径分析 224
5.5.3 反应位垒的计算 226
5.6 煤分子氧化自燃生成乙烯反应的计算结果讨论 228
5.6.1 各驻点几何构型 229
5.6.2 IRC反应路径分析 233
5.6.3 反应位垒的计算 233
5.7 煤分子氧化自燃生成水反应的计算结果讨论 235
5.7.1 各驻点几何构型 235
5.7.2 IRC反应路径分析 240
5.7.3 反应位垒的计算 241
5.8 通道间竞争性的讨论 243
5.9 煤氧化自燃机理结论 244
5.9.1 建立了煤氧化自燃机理模型 245
5.9.2 煤的氧化自燃是一个分步式的自发反应 245
5.9.3 量子化学理论计算得到煤分子结构中侧链基团活性顺序 245
5.9.4 煤氧化自燃热量的来源与积聚 246
参考文献 246
第6章 煤结构中低分子化合物氧化自燃的反应机理 247
6.1 引言 247
6.2 研究和计算方法 247
6.3 烷烃类低分子化合物自燃反应机理 248
6.3.1 戊烷分子的几何构型 248
6.3.2 氧化自燃反应的计算 252
6.3.3 本节结论 272
6.4 酮类低分子化合物自燃反应机理 274
6.4.1 3-戊酮分子的几何构型 274
6.4.2 3-戊酮分子氧化自燃反应的计算 277
6.4.3 本节结论 292
6.5 酸类低分子化合物自燃反应机理 294
6.5.1 戊酸分子的几何构型 294
6.5.2 戊酸分子氧化自燃反应的计算 298
6.5.3 本节结论 332
6.6 醇类低分子化合物自燃反应机理 334
6.6.1 戊醇分子的几何构型 335
6.6.2 煤中戊醇分子氧化自燃反应的计算 339
6.6.3 本节结论 377
6.7 结论 379
参考文献 381
第7章 煤氧化自燃机理的实验研究 383
7.1 煤氧化自燃机理的实验验证 383
7.1.1 煤氧化自燃过程中不同温度下煤结构和官能团的变化规律研究 383
7.1.2 煤氧化自燃过程中不同温度下的红外光谱图 383
7.1.3 煤氧化自燃过程中的化学结构和官能团变化规律分析 383
7.2 实验结果分析 409
7.3 结论 409
参考文献 410