煤是我国重要的能源之一,但是煤在开采和堆放储存的过程中,容易发生自燃。煤体自燃,其实质是煤氧复合、反应放热。因此,研究煤氧吸附特性,有助于深入研究煤氧复合微观反应机理与实质,从而为煤自燃的预测和防治技术的研究奠定理论基础。首先,对灵新矿等地采集的13种煤样进行了红外光谱实验研究。根据红外特征曲线峰值,分析了煤样中活性基团的种类,结合煤化学知识和煤结构中活性基团的研究成果,选取甲基、羧基、醛基、羟基等端位基团作为研究对象,构建煤表面分子简单模型,从微观角度对煤氧复合初期的物理吸附过程进行研究。然后,运用Gauss 03W量子化学分析软件模拟研究了O₂在煤分子表面活性基团上的吸附过程,分析和讨论了煤表面活性基团吸附O₂过程中的键长变化和能量变化,研究确定了吸附过程中主要活性基团和关键环节,计算采用密度泛函方法DFT-B3LYP,基组选取6-311G。通过模拟研究,总结出煤分子活性基团对氧的吸附活泼性排序,即,甲氧基>醛基>带羟基的亚甲基>甲基>羧基。最后,分析和探讨了CO和H₂O两种极性分子,以及CH₄、CO₂和N₂三种非极性分子对煤氧吸附过程的影响,得出:CO和H₂O对发生在活性基团上的煤氧吸附过程有影响,通过占位或者吸收周围能量的方式阻碍O₂在煤表面活性基团上的吸附。CH₄、CO₂和N₂不能够在活性基团上发生吸附,因而影响很小。