水包合物H2-(H2O)12結構和穩(wěn)定性的理論研究.pdf

1、水包合物（clathrate hydrates）是由主體水籠和包含在水籠中的客體氣體分子組成的，其中主體水籠由氫鍵連接的水分子構成。目前水包合物儲存和運輸氫氣的作用得到了廣泛的關注。
　　本課題的理論基礎是分子軌道從頭算，使用自洽場（HF）方法和多種電子相關方法，例如二階微擾論(MP2)、耦合簇（CCSD(T)）、密度泛函(DFT)等方法并應用6-311++G**基組，由淺入深的研究了水包合物H2-(H2O)12的結構和穩(wěn)定性，以

2、及氫氣客體被主體水籠捕獲和從水籠內逃逸的可能性。研究的具體內容和得到的主要結果如下：
　　重點在B3LYP/6-311++G**水平下研究了水籠團簇(H2O)12的成鍵機制及穩(wěn)定性，并分析了水籠團簇(H2O)12的幾何結構、解離能、H2O分子間相互作用等內容。結果表明H2O分子間非近鄰相互作用導致了水籠團簇(H2O)12的收縮；
　　在對水籠團簇(H2O)12研究的基礎上，對水包合物H2-(H2O)12的結構和穩(wěn)定性進行了研

3、究。同時分析了水包合物的各項性質，計算得到的結果表明主體水籠與客體氫氣分子之間存在弱相互作用，因此在常溫常壓下其穩(wěn)定性要高于水籠團簇；
　　在關于水包合物的結構和穩(wěn)定性研究的基礎上，進一步研究了氫氣客體是否能在水籠中遷移及水包合物形成后是否能將氫氣釋放出來的相關動態(tài)問題。應用電子結構計算確定了氫氣在水包合物中遷移的勢壘。計算了氫氣分子從水籠中心通過六邊形面遷出的一維勢能曲線圖。在MP2水平下應用6-311G*基組計算的勢壘為2.7