煤是复杂体系,其中富含芳烃类、脂类和含杂原子的组分等。提高煤的高效洁净利用的关键在于了解煤的分子组分和结构。气相色谱质谱联用仪(GC/MS)被广泛应用于煤结构的研究中。然而,GC/MS由于自身的分辨率和选择性,不是能够完全检测出煤中热溶物的全部组分,给研究煤结构带来了困难;而气相色谱四级杆飞行时间质谱(GC/Q-TOF MS)具有较高的质量精确度和二级电离的功能,可以加强对未知化合物的结构识别,这种分析手段为分析煤结构提供了很重要的帮助。本论文首先选取一系列煤相关模型化合物(MCs),使用GC/Q-TOF MS对MCs进行二级打碎,总结归纳不同的碰撞诱导电压(CID)条件下MCs的特征离子选择规律及其裂解规律;选用神府烟煤、胜利褐煤和昭通褐煤分别使用两种溶剂进行热溶萃取,得到的热溶产物进行GC/Q-TOF MS分析,对不同热溶物的组分加以对比,分析其相似性和差异性,为深入研究煤结构,实现煤的合理高效的利用提供依据。使用GC/Q-TOF MS的二次电离分析MCs,得出对于不同类型的化合物特征离子的选择也有所不同,其二级电离所需要的CID也有所差别,对应的二级电离裂解规律也有所差别。对于一些不含支链的芳烃来说,如芴、9-苯基蒽和苊烯,由于分子结构比较稳定,所以对其施加高的CID,也很难使其母离子裂解;对于含有支链的芳烃,先失去甲基自由基,接着化合物开环失去一个乙炔分子,进行重排形成稳定的离子;对于含杂原子的化合物,其含杂原子支链易断裂。二次电离过程中存在着化学键(C-C、C-N、C-S和C-Br等)的断裂、氢转移、分子间的重排(如茚的生成)和中性小分子的丢失反应(CO和C2H2)。采用GC/MS和GC/Q-TOF MS对胜利褐煤环己烷热溶物进行分析,得出检测到的化合物种类后者远远大于前者,这是由于GC/Q-TOF MS具有较高的灵敏度和高分辨能力,所以优先选择GC/Q-TOF MS用于热溶物的分析检测。对于煤热溶物中含量较多,并且没办法给出分子结构的化合物,进行二次电离以此确定结构,如亚甲基-二亚苯基-二乙酮的检测。对于三种不同煤样的热溶物,甲醇热溶物收率高于环己烷热溶物,这主要是因为在300oC的条件下,热溶过程主要是超临界萃取。甲醇可以渗透进入煤的大分子结构内,破坏煤中的化学键,与煤中的化合物发生醇解、烷基化和酯交换等反应,导致部分共价键断裂,从而引起甲醇热溶物中的酚类、酯类、醚类、酮类和醛类等化合物的相对含量(RC)要高于环己烷热溶物。非极性溶剂的环己烷,更有利萃取出芳烃和烷烃类化合物。