煤炭工业是我国关键的能源支柱产业,在能源领域具有重要的战略地位。煤炭行业的稳定发展对我国经济发展具有十分重大的意义,但在煤炭开采和储运过程中面临着煤自燃的危险,会造成能源浪费、财产损失、环境污染甚至人员伤亡。添加阻化剂是一种常用的煤自燃防治方法,但一般的阻化剂存在着效率低下、寿命短等问题。因此,环保高效的阻化剂及其阻化机理的研究对于防治煤自燃具有十分重要的理论和现实意义。本文提出了以天然抗氧化剂儿茶素作为抑制煤自燃的阻化剂。运用量子化学方法分析儿茶素抑制煤自燃的本质。构建煤中C₇H₇·,C₇H₅O·,C₇H₇O·,C₇H₇O₂·和·OH活性自由基的分子结构模型。通过键解离能分析儿茶素上羟基的活性,得到B环的间位羟基是最优活性位点,以此构建儿茶素的H·和EC·自由基模型。分别计算H·和EC·与煤中五种活性自由基的反应结合过程的焓变和吉布斯自由能变,分析反应过程的热稳定性。结果表明儿茶素能将煤中的活性自由基还原为惰性化合物或者较稳定的自由基;相对于EC·,H·反应活性更高,是儿茶素抑制煤自燃的主要因素。利用电子顺磁共振仪分析了抑制前后煤样在氧化过程中自由基的特征变化,发现两种煤样的自由基浓度随温度上升逐渐增加,g因子和线宽ΔH也逐渐增大;在相同温度下,抑制煤样的自由基含量相对原煤较少,g因子和线宽ΔH也较小。通过红外实验分析了煤氧化过程中官能团的变化,在低温氧化阶段,煤中的烷基-CH₃/-CH₂-、芳烃C-H和羟基-OH等活性官能团的含量随温度升高而增加,它们与氧气发生反应,产生羰基C=O和醚键C-O-C等含氧官能团;儿茶素的添加降低了煤中的基团之间的反应速率,烃类物质的反应减弱,含氧官能团的产生也会随之减少。利用热重-红外-气相质谱三联用仪对比分析抑制前后煤样在升温过程中的变化,通过热分析实验,发现相比于原煤样,添加儿茶素的煤样的质量增益阶段消失,最大放热速率降低,表明儿茶素能够阻碍煤与氧之间的反应;红外和气相质谱实验检测煤低温氧化阶段的气体变化,结果显示抑制煤样的水分释放量比原煤样多,CO和CO₂的释放量变少。通过以上方法分析,结果表明儿茶素具有良好的抑制煤自燃的效果。