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《碳硫化学与煤转化创新实验》内容包括实验样品制备与常见分析仪器介绍、碳硫化学基础及其应用和典型单元创新性实验，13个实验项目涵盖了煤组分分离和化学转化、煤的气化及煤气洁净、碳一催化化学、硫化学动力学及碳基燃料电池等内容；书末附有化学实验常用数据表。本书的创新实验训练融入了先进的测试仪器和计算软件，力求与时俱进，反映当代碳硫化学与煤转化的创新性科研成果。同时，本书注重对学生分析问题、解决问题和创新能力的培养，提高学生对知识探索的兴趣。《碳硫化学与煤转化创新实验》适用于高等学校化学类、化工类和矿业类等专业本科生及研究生的实验教学和创新训练，也可供相关专业科研人员参考。

篇实验样品制备与常见分析仪器介绍

章实验样品制备1

节试样的采集1

第二节试样的预处理5

第三节试样的分解和溶解7

参考文献12

第二章常见分析仪器介绍13

节紫外-可见分光光度计13

第二节红外光谱仪14

第三节质谱仪17

第四节核磁共振仪18

第五节原子吸收分光光度计20

第六节气相色谱仪22

第七节高效液相色谱仪22

第八节透射电子显微镜24

第九节扫描电子显微镜26

第十节电化学工作站30

参考文献32

第二篇碳硫化学基础及其应用

第三章碳化学36

节碳及其化合物36

第二节碳转化与利用43

第三节煤制油简介55

参考文献57

第四章硫化学60

节硫化合物的结构和性质60

第二节硫与洁净能源76

参考文献77

第三篇典型单元创新性实验

第五章煤组分分离和化学转化实验81

实验一煤族组分制备陶瓷-炭复合膜及性能评价81

实验二煤焦油富集稠环芳烃的定向转化87

实验三煤催化加氢裂解液化89

第六章煤的气化及煤气洁净实验93

实验四小型煤气化装置优化与气化动力学研究93

实验五变压吸附法分离气体97

实验六煤气高温脱硫的催化剂制备与性能研究103

第七章碳一催化化学实验109

实验七纳米级SAPO-34分子筛与甲醇制烯烃（MTO）109

实验八以煤矸石为原料的ZSM-5分子筛合成115

实验九介孔分子筛负载钴催化剂的制备及其用于费托合成118

第八章硫化学动力学实验125

实验十多路自动采样的硫组分反应追踪和动力学分析125

实验十一光敏性硫化合物氧化反应体系的复杂时空动力学与控制132

第九章碳基燃料电池实验139

实验十二碳基固体氧化物燃料电池单电池的制备与测试139

实验十三直接碳固体氧化物燃料电池的模拟分析与优化142

附录一不同温度下水的饱和蒸气压149

附录二不同温度下水的表面张力γ150

附录三液体物质的饱和蒸气压与温度的关系151

附录四甘汞电极的电极电势与温度的关系152

附录五电解质水溶液的摩尔电导率153

附录六半反应的标准电极电势154

附录七物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯函数、标准摩尔熵和摩尔热容157

高庆宇，中国矿业大学化学基础实验中心，主任，教授， 理学博士，1965年12月出生于安徽省砀山县，现任中国矿业大学教授、博士生导师和应用化学博士点教授，2005年*新世纪人才培养计划入选者。江苏省《近代仪器分析》精品课程负责人。 2000年-2005年期间担任*世行项目“高等教育发展”中国矿业大学化学子项目负责人。入选*新世纪人才培养计划和江苏省“ 333 新世纪人才工程”培养计划，获江苏省“六大人才高峰”高层次人才项目资助。主要从事能源化学、复杂化学反应动力学与软物质的研究。先后负责完成国家自然科学基金、国家自然科学基金国际合作项目和*留学回国人员实验室建设项目等5项纵向研究课题，现正承担国家自然科学基金、*高等学校博士点基金和江苏省自然科学基金等科研项目。

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前言

以煤为主是符合我国资源禀赋不可否认的事实, 相当长时间内煤炭是我国的主力能源。碳和硫是煤炭的两个关键元素，实现碳硫组分的高效转化和价态调控，对于煤清洁利用、环境保护和减少煤炭地球气候效应等具有极其重要的意义。为促进我国煤炭能源工业高素质一流人才的培养，我们为煤炭特色高校相关专业(如应用化学、化学工程与工艺、矿物加工工程等)设计和编写了《碳硫化学与煤转化创新实验》。本书以“十二五”煤炭洁净加工和高效转化实验教学示范中心为实施平台，主要实验内容来源于中心从事碳硫化学和煤转化研究教师的科研成果,并且在本书的出版过程中得到2015年江苏省高等学校重点教材立项建设项目的支持。本书可以让学生了解该领域的进展状况和发展趋势，书中包括的所有实验采用个性化的预约、讨论和全时间开放，鼓励学生独立探索、设计、开展研究和结果分析，撰写总结报告和学术论文，让其感知和体会科学研究的过程, 提升了学生对于知识探索的兴趣。篇“实验样品制备与常见分析仪器介绍”和第二篇“碳硫化学基础及其应用”由石美、吕小丽、马娟和潘长伟编写，

第三篇十三个典型单元创新性实验由高庆宇、赵炜、秦志宏、胡光州、张双全、倪中海、吉琛、黄骏、蒋荣立、王月伦、胡影、袁玲、申双林老师编写，研究生魏涛、张宇轩、贾优、刘晓娟、佘卫兵、王贵涛在部分实验撰写和实验探索方面做了大量工作，同时本书的编写得到谢广元教授的支持，在这里表示衷心的感谢。

全书由高庆宇、石美、马娟、吕小丽和吉琛汇总和统稿。本教材缺失难免，欢迎读者提出批评和指正。

编者

2018年3月