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甲烷水合物(可燃冰)結(jié)構(gòu)-I的分子間勢能的量子化學(xué)研究

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時間:2024-08-18 19:43:01
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甲烷水合物(可燃冰)結(jié)構(gòu)-I的分子間勢能的量子化學(xué)研究【摘要】:采用H artree-Fork,4種DFT(BLYP,B3LYP,M PW 1PW 91,SVWN 5)和M P2方

【摘要】:采用H artree-Fork,4種DFT(BLYP,B3LYP,M PW 1PW 91,SVWN 5)和M P2方法研究了甲烷水合物結(jié)構(gòu)-I的氫鍵和范德華能.甲烷分子取HF/6-31G(d,p)優(yōu)化構(gòu)型,水分子選用ST 2模型.水分子間的氫鍵能Ehb(l)和甲烷-水分子間的范德華能EvdW(l)作為正十二面體邊長l的函數(shù),用HF/6-31G(d,p)和4種DFT方法做計算,保持水分子和甲烷分子的構(gòu)型不變,在幾個關(guān)鍵點上選用M P2方法做了計算.計算中選用6-31G(d,p)基組,分別用完全平衡校正和不完全校正法進行校正,這兩種方法給出了基組重疊誤差(BSSE)的上限和下限.DFT/B3LYP方法計算的氧-氧距離RO-O=0.280 nm和碳-氧距離RC-O=0.392 nm最接近于實驗值0.282 nm和0.395 nm.所有計算方法(HF,DFT,M P2)都表明,甲烷水合物結(jié)構(gòu)-I是一個由超強氫鍵(30~36 kJ/m o l)組成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),其氫鍵能遠大于水分子二聚體和冰I4晶格中的氫鍵能((-22.6±2.9)kJ/m o l和(-21.7±0.5)kJ/m o l).這些數(shù)據(jù)為氣體水合物的Lennand-Jones和K ihara勢能函數(shù)提供了基本參數(shù),可用于氣體水合物的分子動力學(xué)模擬. 【作者單位】: 天津師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院 天津師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院 天津師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院 天津師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院 天津師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院
【關(guān)鍵詞】甲烷水合物 可燃冰 勢能函數(shù) 量子化學(xué) 基組重疊誤差
【基金】:國家自然科學(xué)基金資助項目(20373048) 天津市科委基金資助項目(023618211)
【分類號】:O621.13
【正文快照】: 甲烷水合物(又稱可燃冰)在海洋和永久凍土帶儲藏豐富,是地球上燃料化石能源(煤、石油、天然氣)總和的兩倍以上[1],是重要的后備能源.另一方面,甲烷的溫室效應(yīng)是CO2的10倍,可燃冰開采的失控可能會造成巨大的環(huán)境災(zāi)害[2].氫氣水合物的合成開創(chuàng)了清潔環(huán)保能源氫氣應(yīng)用的新方向,把

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