从分子间相互作用出发对笼形水合物及其基元团簇的研究

项目名称： 从分子间相互作用出发对笼形水合物及其基元团簇的研究

项目编号： No.11174045

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 赵纪军

作者单位： 大连理工大学

项目金额： 58万元

中文摘要： 笼形水合物是水分子与甲烷、二氧化碳、氢气等客体分子形成的笼形晶态化合物；水分子之间、水分子与客体分子之间存在非共价相互作用。赋存于海底和冻土带中的天然气水合物是重要的清洁替代能源，其蕴含的甲烷大量释放会加剧温室效应；水合物研究对油气生产与运输、二氧化碳封存、氢能存储等也很重要。现有的第一性原理计算，采用的泛函和基组往往不能很好地描述分子间相互作用，且研究局限于构成水合物的基元团簇。为此，我们提出从水合物中分子间相互作用的准确描述入手，对客体分子与水分子形成的各种稳态和亚稳态团簇开展第一性原理计算；进而研究固相水合物，模拟不同晶体结构和包含不同客体分子的水合物的稳定性、基本物性、谱学特征和高压行为。通过研究，建立水合物中主客体相互作用的微观物理图像，探索水合物成核机理，分析二氧化碳与甲烷水合物置换的可行性，寻找基于水合物的新型储氢/储能材料，为合理利用水合物资源、避免负面影响，提供理论指导。

中文关键词： 水合物；团簇；分子间相互作用；第一性原理；高压

英文摘要：

英文关键词： Clathrate；Cluster；Intermolcular interaction；First principles；High pressure