新疆地区煤炭资源储备丰富。了解新疆煤中有机质大分子组成结构特征和定向转化机理对于实现新疆煤的高效利用具有十分重要的意义。开发高活性和高稳定性的催化剂是实现煤的高附加值利用的核心问题。本文以新疆俄矿次烟煤（ESBC）为研究对象,采用多种直接表征手段对ESBC进行分析,了解ESBC中有机质的分子组成结构。以煤相关模型化合物（CRMCs）为探针分子,考察Ni₂P和Ni Co P对其催化加氢转化（CHC）的性能以及CHC过程中活性氢的形成和转移机理。然后,对ESBC进行CHC反应,通过分析所得可溶物的组成信息反演煤中有机质大分子骨架的结构特征和转化机理,为新疆煤的高效综合利用提供理论支持。运用扫描电镜（SEM）、固体¹³C核磁共振、X射线光电子能谱（XRPES）、热失重分析（TGA）、傅里叶变换红外光谱和居里点热解仪–气相色谱/质谱联用仪（CPP-GC/MS）等分析手段对ESBC中有机质进行表征。ESBC中碳骨架主要以脂肪碳和芳碳的类型存在,分别占44.5%和52.2%。芳碳结构主要是不含取代基的和侧链含有含氧基团及烷基取代基的芳香核,且芳香核结构中平均芳环数量为2个,每个芳香环上有3–4个链长为C_1–2的亚甲基结构。ESBC表面氧元素主要以-OH结构形式存在,少量的氮元素和硫元素分别以吡咯氮和硫酸盐的形式存在。ESBC总的失重率为35%,并在400–500 ^oC之间发生以C_alk-C、C_alk-H、C_alk-O和C_ar-N等共价键的断裂为主的强烈断键行为。用CPP-GC/MS在三个不同热解温度下检测到直链烷烃、支链烷烃、直链-1-烯烃、其他烯烃、芳烃、铟烷类、茚类、酚类、呋喃类和其他含氧化合物10个挥发性组分,其中直链烷烃、直链-1-烯烃、芳烃和酚类化合物相对含量最为丰富。碳数分布在C₉–C₂₈的直链烷烃和直链-1-烯烃均成对出现。以烷基苯酚为主的酚类化合物主要来源于煤中芳基醚类化合物中C–O桥键的断裂。采用次磷酸盐热解法制备了6种非负载型和负载型金属磷化物催化剂,并对其活性进行筛选,最终选择活性最好的Ni₂P和Ni Co P两种催化剂并用SEM、能量色散X射线光谱、透射电镜、X射线衍射、XRPES、H₂程序升温还原和TGA等分析手段对其进行表征。结果表明制备的单一纯相金属磷化物Ni₂P和Ni Co P催化剂的颗粒均为粒径在30-70 nm之间的纳米级球形颗粒。两种催化剂在350 ^oC以下的H₂气氛不具备还原性,且在N₂气氛下具有良好的热稳定性。通过对苯基苄基醚（BOB）和二苄醚（OBMDB）两个典型的CRMCs催化反应条件的探索和产物分布规律的分析,发现Ni₂P催化剂对于BOB和OBMDB具有较高的催化活性和产物选择性,且温度越高、压力越大和反应时间越长越有利于产物的芳环加氢和脱羟基反应。Ni Co P催化剂在较低的温度下能够快速有效的催化裂解BOB和OBMDB中的C–O桥键,且产物选择性高,不发生芳环加氢反应。根据金属磷化物的类贵金属性质和催化产物分布情况,推测Ni₂P和Ni Co P可以活化H₂生成H·,由H·进攻与氧原子相连的碳原子,继而引发后续的自由基反应生成催化反应产物。以Ni₂P和Ni Co P为催化剂分别对ESBC进行CHC实验,并用非催化转化（NCHC）实验作为对比。通过GC/MS和四级杆轨道肼高分辨质谱仪（QEOBMS）分析上述实验所得可溶组分（SPs）。两种催化剂的CHC反应所得SPs的收率均远大于NCHC所得SPs的收率,说明两种催化剂对ESBC均具有良好的CHC效果。Ni₂P催化剂CHC反应所得SP₂中芳烃、氢化芳烃和酚类化合物的产率均高于的NCHC反应所得SP₁中芳烃、氢化芳烃和酚类化合物的产率,说明Ni₂P可有效促进ESBC中C–O桥键的断裂和实现产物芳环的部分加氢。SP₁和SP₂中芳香族化合物主要以烃类（HC）、N_xO_y和O₁–O₃类化合物为主,其氮原子主要以吡啶类、氨基和酰胺的形式存在,氧原子以羟基、醚键、羰基、羧基和呋喃环的形式存在。Ni Co P催化剂CHC反应所得SP₄中芳烃和酚类化合物的产率均高于的NCHC反应所得SP₃中芳烃和酚类化合物的产率。SP₃和SP₄中芳香族化合物主要以HC、N₂O_y和O₁类化合物为主。QEOTMS分析结果说明两种催化剂CHC ESBC均可获得分子量较大、含杂原子数量较多和缩合程度较高的芳香族化合物,且两种催化剂都具有一定的加氢脱除杂原子的性能。该论文有75幅图、44个表和223篇参考文献。