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本文研究了不同煤阶的原煤，通过它们的13C CP/MAS/TOSS NMR和ESR谱以及工业分析和元素分析结果，发现随着煤化度的增高，煤中内在水分含量逐渐减少，挥发分下降，碳元素逐渐增加，氢元素和氧元素等逐渐减少，脂肪碳含量和羰基碳含量降低，芳香碳含量增大，g因子值逐渐减小，自由基的浓度增大。煤的变质作用过程的实质是煤中的芳香稠环体系在温度压力作用下不断增强其缩合程度，侧链逐渐减少，官能团减少，结构单元不断增大的过程。
另外，本文还通过核磁共振氢谱(1H NMR)，固体核磁共振碳谱(13C CP/MAS/TOSS NMR)和电子顺磁共振(ESR)的方法研究了两个不同的系统CO/H2O系统和四氢萘/H2系统中的煤的液化产物，结果表明：褐煤在四氢萘/H2系统和CO/H2O系统中的液化性能均高于烟煤，因为在CO/H2O系统中使用褐煤进行液化，可以得到比较令人满意的成果，而且与四氢萘/H2系统相比，其具有经济环保的优点，所以研究优化煤在CO/H2O系统中的液化工艺具有重要的意义。煤在CO/H2O系统中液化可以得到四氢萘/H2系统中没有的酚类物质。原煤液化后的芳香度增加，褐煤的芳香度增大幅度大于烟煤，羧基部分和与杂原子相连的脂肪碳部分以及烷基部分都减小，说明煤液化过程中发生了热解反应，脱除杂原子反应，加氢裂解反应，使得取代基断裂，烷烃含量减少而芳香烃含量增加。
最后，通过核磁共振氢谱、固体核磁共振碳谱和顺磁共振的分析，大致推测出煤的液化反应在两种系统中的异同，为煤的液化工艺的机理研究提供了有力的依据。另外，本文还对褐煤的液化机理进行了推测。