甲烷水合物(可燃冰)结构-I的分子间势能的量子化学研究

【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

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

天然气水合物的计算模拟研究进展    张丽;朱元强;

可燃冰的量子化学研究    朱守香

国内天然气水合物相平衡研究进展    安青;许维秀;

天然气水合物研究现状与未来挑战    雷怀彦,王先彬,房玄,郑艳红

甲烷水合物分子间势能的量子化学研究    刘朋军;张连华;杜奇石;韦吉崇;刘艳玲;

甲烷水合物(H_2O)_(20)…CH_4稳定性的量子化学研究    朱守香;孙涛;王一波;

水分子簇的研究进展    王林双,王榕树

南海北部陆缘天然气水合物初探    姚伯初

天然气水合物的晶体结构及水合系数和比重    陈多福,徐文新,赵振华

天然气水合物的环境效应    王淑红,宋海斌,颜文

天然气水合物勘探与开采进展    杜冰鑫;陈冀嵋;钱文博;王燕;

气体分子对甲烷水合物稳定性的影响    耿春宇;丁丽颖;韩清珍;温浩;

天然气水合物的第一性原理计算研究    霍虎

可燃冰的量子化学研究    朱守香

天然气水合物的计算模拟研究进展    张丽;朱元强;

甲烷水合物(可燃冰)结构-I的分子间势能的量子化学研究    李大鹏;谢军民;孙浩;王树青;杜奇石;

沉默的海底火山——可燃冰    苏光陆;

未来新能源——可燃冰    杨发文;

可燃冰:未来的替代能源    范运年;

未来拿可燃冰“解气”    祝有海;夏建宏;

中国寻觅“可燃冰”之路    王福康;

“冰”能成为未来能源吗    张义水;

可燃冰:人类的福音还是禁果?    金名;

人类新能源:海洋深处“可燃冰”    平占斌;

“可燃冰”有望代替煤炭石油天然气    

开采“可燃冰”指日可待    

甲烷水合物资源评价技术探讨    戴春山;龚建明;

甲烷水合物实验合成的初步研究    业渝光;刘昌岭;张剑;刁少波;

Pu_2,Pu_3和Pu_4体系的结构与势能函数    蒙大桥;

关于岩古钾肥、古—新地震和人造甲烷水合物的思维启迪    宋天锐;

CI方法研究HeH~+分子低激发态的势能函数与光谱常数    黄多辉;蒋刚;

屈曲分析中势能函数的构造    钱若军;马炳成;

As_2、AsH和As_2H分子的结构与势能函数    孙中华;王红艳;张志东;李汝虎;

用ab initio方法计算NaLi分子基态(X~1∑~+)的势能函数及光谱常数    陈明伦;

CO-Pt吸附体系的红外光谱研究    黄晓菁;游荣义;

可燃冰开采：亚洲积极 欧美谨慎    本报记者 白晶

可燃冰：沉睡的未来能源    本报驻京记者 李扬

“可燃冰”是日本能源救星吗?    高乔孝介美国《简氏防务周刊》驻日本特约作者、驻东京记者 本报编译 向平

“可燃冰”开采要以环境保护为前提    陈然　王晓

可燃冰利用：心急吃不了热豆腐    本报记者 王婷婷

“可燃冰”：低碳社会的理想能源    本报记者 刘振国

我国学者确定海域“可燃冰”成矿带上界面    记者 滕艳

“可燃冰”须小心对待    晨澜

“可燃冰”：希望与危险并存    曦子

我国可燃冰开采研究取得新进展    李钟模

多孔介质中甲烷水合物降压分解实验与数值模拟    梁海峰

甲烷水合物及其沉积物的力学特性研究    于锋

钚化合物分子及分子离子的势能函数和分子反应动力学    李权

量子化学方法对生物体系的研究以及蛋白质折叠    段莉莉

钚化合物分子结构、势能函数及分子反应动力学    蒙大桥

水—气—盐流体体系低温相平衡的理论模型研究    孙睿

含氮杂环配体及配合物的合成、结构及其量子化学理论研究    卑凤利

小富勒烯和准富勒烯衍生物的结构和稳定性的理论研究    孙丽莉

利用微型Lamb波传感器研究薄膜—流体的相互作用    周连群

含氮杂环配体、配合物和超分子化合物的合成、结构及量子化学理论研究    赵朴素

汽车发动机可燃冰混合燃料燃烧特性与排放性能研究    郭超

甲烷水合物沉积物单轴强度研究    聂雄飞

甲烷水合物降压分散数值模拟研究    叶陈诚

冻土带可燃冰成因机理研究    李彬彬

三个双原子分子体系的势能函数和光谱性质的研究    贾毅

计算化学在可燃冰、Ph_3PCl_2和蛋白质结构类型预测研究中的应用    谢军敏

PS，PS~+和PS~-自由基的势能函数和光谱性质的研究    朱家伟

低剂量水合物抑制剂分子动力学模拟    陈玉娟

甲烷水合物在盐、醇类介质中相平衡研究    郑艳红

甲烷水合物及其沉积物的蠕变特性研究    王锐