本研究通过工业分析、傅里叶变换红外光谱（FTIR）与固态13C核磁共振（NMR）实验，系统构建了涵盖褐煤至无烟煤的6种煤阶大分子三维结构模型库。采用Materials Studio软件进行几何优化与退火动力学模拟，揭示了煤阶演化规律：芳香缩合度从褐煤（3环）至无烟煤（10环）递增，氧含量从15%降至2%。进一步通过分子动力学模拟（NVT系综，300 ps）解析煤-水界面润湿机制，发现低阶煤因羟基密度（>4.5/nm²）与孔隙率（孔径>50 nm）优势，水分子扩散系数达6.79×10-5 cm²/s，显著高于高阶煤（如无烟煤为5.54×10-5cm²/s）。提出“极性-拓扑”双因素调控理论，为润湿剂分子设计提供原子级依据。成果为煤矿粉尘防治与清洁生产提供了分子级理论支撑，指导开发新型高效润湿剂，可使煤矿洗选工艺能耗降低20%以上，粉尘浓度减少50%，可极大节约全国煤矿年应用成本，同时降低矿工尘肺病发病率，对保障能源安全、推动煤炭绿色开发及“健康中国”战略实施具有重大意义。

图1 不同变质程度的煤水界面微润湿动态模拟

论文发表于《Journal of Molecular Structure》，该期刊专注于分子结构解析、化学键机制及量子化学计算领域，2023年影响因子为4，属JCR化学综合类Q1分区，中科院SCI二区，是分子科学领域核心期刊。