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甲烷水合物(可燃冰)结构-I的分子间势能的量子化学研究

关注热度:337   来源:新能源学术论文  作者:李大鹏 谢军民 孙浩 王树青 杜奇石
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【摘要】:采用H artree-Fork,4种DFT(BLYP,B3LYP,M PW 1PW 91,SVWN 5)和M P2方法研究了甲烷水合物结构-I的氢键和范德华能.甲烷分子取HF/6-31G(d,p)优化构型,水分子选用ST 2模型.水分子间的氢键能Ehb(l)和甲烷-水分子间的范德华能EvdW(l)作为正十二面体边长l的函数,用HF/6-31G(d,p)和4种DFT方法做计算,保持水分子和甲烷分子的构型不变,在几个关键点上选用M P2方法做了计算.计算中选用6-31G(d,p)基组,分别用完全平衡校正和不完全校正法进行校正,这两种方法给出了基组重叠误差(BSSE)的上限和下限.DFT/B3LYP方法计算的氧-氧距离RO-O=0.280 nm和碳-氧距离RC-O=0.392 nm最接近于实验值0.282 nm和0.395 nm.所有计算方法(HF,DFT,M P2)都表明,甲烷水合物结构-I是一个由超强氢键(30~36 kJ/m o l)组成的稳定结构,其氢键能远大于水分子二聚体和冰I4晶格中的氢键能((-22.6±2.9)kJ/m o l和(-21.7±0.5)kJ/m o l).这些数据为气体水合物的Lennand-Jones和K ihara势能函数提供了基本参数,可用于气体水合物的分子动力学模拟.
【作者单位】: 天津师范大学化学与生命科学学院 天津师范大学化学与生命科学学院 天津师范大学化学与生命科学学院 天津师范大学化学与生命科学学院 天津师范大学化学与生命科学学院
【关键词】甲烷水合物 可燃冰 势能函数 量子化学 基组重叠误差
【基金】:国家自然科学基金资助项目(20373048) 天津市科委基金资助项目(023618211)
【分类号】:O621.13
【正文快照】:
甲烷水合物(又称可燃冰)在海洋和永久冻土带储藏丰富,是地球上燃料化石能源(煤、石油、天然气)总和的两倍以上[1],是重要的后备能源.另一方面,甲烷的温室效应是CO2的10倍,可燃冰开采的失控可能会造成巨大的环境灾害[2].氢气水合物的合成开创了清洁环保能源氢气应用的新方向,把


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关键词: 甲烷水合物

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