高压下气体水合物结构及相稳定性的理论研究

项目名称： 高压下气体水合物结构及相稳定性的理论研究

项目编号： No.11404099

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 王海燕

作者单位： 河南理工大学

项目金额： 28万元

中文摘要： 气体水合物是由轻质气体和水在低温高压下生成的固体结晶物质，其结构与轻质气体分子的大小、类型、分子性质、以及所处环境条件有关。气体水合物是21世纪的理想能源，其结构及相稳定性问题是制约其应用的关键问题。本项目拟采用基于粒子群优化算法的晶体结构预测技术，结合第一性原理计算，在0-10GPa的低压范围内，研究不同压力下气体水合物M？nH2O （M=CH4，CO2，H2；n=2-6）的晶体结构及成键特点；在100-500GPa的高压范围内，探索M气体分子与H2O分子高压下的成键方式，判断是否有新的C-H-O三元或二元化合物生成。在100-300K温度范围内，通过从头算分子动力学模拟，分析搜索到的气体水合物晶体结构随着温度升高的相稳定性，以及分解条件。本项目在不同温度和压力条件下M？nH2O的结构变化规律以及相变机理研究方面，有望获得原创性成果，其研究结论将为气体水合物的应用研究提供理论上的支持。

中文关键词： 高压；气体水合物；结构性质；相稳定性；第一性原理

英文摘要： Gas hydrates are solid crystalline materials which are comprised of light gases and water at low temperatures and high pressures. The structures depend on the size, type, properties of light gas molecules, and also are related to the environmental conditi

英文关键词： High pressure；Hydrate；Structural properties；Phase stability；First principle