中文摘要：

量子化学计算方法在煤化学中的应用已逐步深入到探索煤的结构与反应性的关系，逐渐形成了一个新的研究方向。本项目针对煤结构化学研究的关键问题"选择和构建合理的煤结构模型"进行了研究，建立了描述煤热化学性质和气体吸附的片断的结构模型、描述煤中氢键的羟基自组合苯酚氢键模型、描述溶剂分子抽提作用的固定结构模型合优化结构模型等4个局部微观结构模型，针对这些模型用量子化学计算的方法阐述了煤的结构与反应性的关系。提出了"多点计算，整体平均"的计算结果处理思路，比较准确地描述了较大的煤模型分子与较小气体分子之间的作用。用量子化学密度泛函理论计算方法对煤模型分子的反应动力学进行了深入研究，准确可靠地确定了煤化学中的2个重要反应的化学动力学机理N-甲基吡咯烷酮和二硫化碳生成N-甲基吡咯烷酮-2-硫酮的动力学机理，以及2-甲基吡啶经由氮杂降莰烷双烯中间体的热解反应机理。发现了2-甲基吡啶热解反应机理中的分子环翻转为一个力学突变过程，并确定了环翻转突变过程控制变量和状态变量，采用突变理论尖点突变形式和Euler拱模型描述了这一过程。