煤液化、气化等转化过程会产生大量的固体产物,这些固体产物中含有大量的矿物质和部分未燃碳,具备一定的回收利用价值。研究固体产物清洁高效的回收利用方式,对节约资源、提高煤转化过程效率以及减少环境具有重要意义。本文针对煤转化固体产物,通过实验的方式研究了固体产物的理化特性与气化反应活性,考察了煤液化固体产物回收气化利用的适用性。此外,还以煤气化灰渣等含碳原料为碳源制备多孔碳材料,并将其作为电催化剂应用于电化学领域,拓展了煤转化固体产物的清洁利用方式。(1)对哈密煤液化固体产物的气化反应活性研究表明:煤液化固体产物的气化反应活性受到孔隙结构、碳结构以及气化温度的影响。当气化温度为1300℃,从反应活性的角度,液化固体产物可作为气流床气化的原料。实验用的哈密原煤和液化固体产物共气化的最佳比例为2:1。活化能的结果表明,高温下共气化过程主要受孔隙扩散的影响。此外,共气化过程中,煤焦与液化固体产物之间存在协同作用,有利于气化反应。(2)对铁基催化剂在气化反应过程中影响的研究表明:湿法负载铁基催化剂的效果优于干法负载。添加铁基催化剂可以改善煤焦的理化结构,有利于气化反应的进行。不同气化温度下,铁基催化剂均表现出一定的催化效果,且随负载量增加,气化反应活性也越高。但随着气化反应温度升高,催化效果总体呈现减弱的趋势。(3)对煤气化细渣制备的多孔碳作为电催化剂的研究表明:直接酸蚀与氨气活化可以帮助气化细渣获得发达的孔隙结构和丰富的氮含量。在碱性介质中,采用氢氟酸处理过后的多孔碳(FS-HF)表现出了较好的氧还原反应电催化性能。将FS-HF进一步用作锌-空气电池的空气阴极,表现出较高的功率密度、优异的充放电稳定性和较大的比容量。这些结果表明气化细渣等煤转化固体产物具有一定的潜力可用作能量转换和存储的高品质电催化剂和电极。