低温热解是低变质煤高效清洁转化利用的一个重要途径。煤热解反应与煤结构关系密切,通过研究煤的结构与煤热解特性,有利于揭示煤的结构特征与热解产物组成分布的关系,对实现煤转化过程的定向调控具有重要意义。本论文利用FTIR、SEM-EDS、XRD与¹³C-CP/MAS-NMR等分析脱灰、CH₃OH/THF溶胀、负载金属离子与CH₃OH/THF溶胀同步负载金属离子(Li⁺、Ca²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺与Co²⁺)预处理对神东煤物理化学结构的影响,然后通过TG-FTIR、Py-GC/MS与石英甑干馏装置考察各预处理对煤样热解过程特征、热解产物组成分布的影响。主要得出以下结论:（1）CH₃OH溶胀同步负载金属离子,使煤样-COOH官能团振动峰强度减小。¹³C核磁共振谱表明脱灰与溶胀预处理对煤中碳结构影响较小。（2）溶胀预处理可以使煤样热失重增加。负载与溶胀同步负载过渡金属离子Cu²⁺与Co²⁺对煤样热解失重具有促进作用,其中Cu²⁺负载使煤样DTG曲线向低温区移动。与负载金属离子相比,溶胀同步负载金属离子使得煤样热失重进一步增加。（3）负载与溶胀同步负载Li⁺与Ca²⁺对煤热解CO的逸出有抑制作用;负载与溶胀同步负载Cu²⁺与Co²⁺对煤样CO₂的逸出有明显的促进作用。CH₃OH+THF溶胀同步负载金属离子使煤样脂肪烃与CH₄在150-380℃有一个明显的逸出峰。溶胀同步负载Ca²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺与Co²⁺对煤样热解芳香烃的逸出具有促进作用。（4）溶胀预处理能提高焦油产率。负载与溶胀同步负载Li⁺与Ca²⁺抑制焦油的生成,而负载与溶胀同步负载过渡金属离子有利于煤样热解焦油的生成。与负载金属离子比,溶胀同步负载金属离子可以进一步提高煤样热解焦油的产率。（5）溶胀预处理可以提高煤热解焦油中酸性化合物的相对含量。负载金属离子与溶胀同步负载金属离子有利于提高煤样热解焦油中芳香烃的相对含量,降低酸性化合物的相对含量,其中,溶胀同步负载金属离子对煤样热解焦油中芳香烃的形成促进作用最强。负载与溶胀同步负载Cu²⁺与Co²⁺对焦油中苯的形成有促进作用,其中溶胀同步负载Cu²⁺与Co²⁺对煤样焦油中苯形成的促进作用最强。负载或溶胀同步负载Li⁺和Ca²⁺可提高煤样热解焦油中苯酚的含量,但降低了甲酚和二甲酚的含量。（6）负载金属离子与溶胀同步负载金属离子使煤样热解半焦的-OH、脂肪烃支链、C-O-C、-C=O等含氧官能团振动强度明显减弱或消失,半焦苯环C=C伸缩振动吸收峰也向高波数移动。负载金属离子与溶胀同步负载金属离子可显著降低煤热解半焦的石墨化程度。（7）动力学计算表明:溶胀、负载金属离子与溶胀同步负载金属离子降低了煤热解第一、二阶段反应的活化能。根据原位负载金属离子煤样热解过程特征与热解产物分布,提出了一个原位负载金属离子在煤热解过程中可能的催化热解机理。