无烟煤以其储量大、价格低廉、含碳量高且具有丰富的多孔结构等特点,具有制备高性能介孔炭材料以及新能源材料等高附加值产品的巨大潜力。本文以太西无烟煤为研究对象,系统研究了其纯化、细化以及催化石墨化的工艺,并在此基础上对其电化学性能进行了初步研究。获得的主要研究结论如下:（1）在系统分析了原煤杂质赋存特性的基础上,结合对热力学计算分析结果的借鉴,分别采用水热Na OH-常压HNO3两段浸出法和水热HF-常压HCl两段酸浸研究了太西无烟煤的除杂工艺并优化了工艺技术条件。结果表明,采用水热Na OH-常压HNO3两段浸出法,在碱煤比为1.5:1、碱浸温度210℃、反应时间10 h、酸浓度为6.0mol/L、酸浸温度为70℃以及时间为4 h的条件下,煤的纯度可达99.91%;采用水热HF-常压HCl两段酸浸,在HF体积浓度为60%、浸出温度180℃、浸出时间6 h以及HCl浓度6 mol/L、浸出温度60℃和时间4 h的条件下,煤的纯度可达99.90%。（2）采用高能球磨分段法研究了超细粉煤的制备及分散技术。结果表明,采用一段干磨,在球料比为20:1,球磨时间60 min,球磨转速250 r/min,球磨填充率30%条件下得到中值粒径为4.287μm的超细粉体;在一段干磨基础上结合二段湿磨,并引入羧甲基纤维素钠（CMC-Na）作分散剂。在CMC-Na浓度为400 mg/L、体系p H为10、球料比20:1、球磨时间3 h,转速250 r/min,填充率30%的条件下,获得中值粒径为0.45μm且粒度分布均匀的超细煤粉。（3）分别采用Si-Fe合金和Fe2O3作催化剂对纯化后的超细粉煤进行了催化石墨化研究。采用拉曼光谱和XRD等检测手段分析了温度、催化剂含量以及煤粉粒径等因素对催化石墨化的影响。结果表明,以Si-Fe合金作催化剂时,在温度为2400℃、催化剂含量20%（催化剂中Si含量25%）、煤粉粒径D90=30μm、催化时间3 h的条件下,粉煤的石墨化度可达99.63%;Fe2O3用作催化剂时,在温度为2400℃、催化剂含量20%、煤粉粒径D90=10μm、催化时间3 h的条件下,粉煤的石墨化度可达96.08%。（4）采用Reax FF分子动力学模拟结合高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）,扫面电镜（SEM）分析技术探讨了Fe对无烟煤催化石墨化的作用机理。研究发现,Fe催化石墨化与Fe-C键的形成和断裂有关（Fe Cx的形成-分解）:首先,Fe原子与C原子结合并生成Fe Cx,由于Fe与C之间的强键合作用,相邻C原子之间的距离逐渐减小,随着Fe-C键的断裂,C原子之间形成C-C键;Fe原子继续与周围的其他碳原子形成Fe-C键,重复上述过程。直观的表现是:首先,Fe促进了芳香六元环的形成和规整,然后,随着Fe-C键的断裂和C-C键的形成,相邻的不规则5元环和7元环重新整合成两个规则的芳香6元环,从而实现无烟煤的催化石墨化。背散射成像（BSE）结果表明催化石墨化过程中部分Fe被C包覆。这是由于C在Fe中的良好溶解性,当C在Fe中过饱和时,C原子在Fe中的扩散有利于石墨层的成核、沉淀和生长,符合石墨化的溶解-沉淀机制。最终得出金属碳化物的形成-分解机制和溶解-沉淀机制是Fe催化无烟煤石墨化的确切机制。（5）采用无定形碳（葡萄糖）对所制备的高纯超细石墨粉进行了包覆改性,并对其电化学性能进行了初步研究。结果表明,包覆改性后的Si-Fe催化石墨化复合材料在0.1 C下,首次充电比容量为276.3 m Ah/g,首次库伦效率为66.55%;在10 C下,循环10圈后充电比容量为63.1 m Ah/g,库伦效率高达99.46%;包覆改性后的Fe2O3催化石墨化复合材料在0.1 C下,首次充电比容量为365.2 m Ah/g,首次库伦效率为70.02%,在10 C,循环10圈后充电比容量为61.7 m Ah/g,库伦效率高达99.74%。葡萄糖包覆降低了电极材料的电荷转移阻抗,且葡萄糖热解碳具有发达的微孔结构和较大的层间距,有利于Li+的快速传输。因此,两种复合材料的大倍率性能有了较大的提升。图123幅,表12个,参考文献210篇