学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

可燃冰的量子化学研究

作　者: 朱守香
导　师: 王一波
学　校: 贵州大学
专　业: 无机化学
关键词: 可燃冰分子间相互作用从头计算法密度泛函理论
分类号: P744.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 104次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着能源日渐短缺,新能源开发和利用已被许多国家放到了发展战略位置。可燃冰自20世纪70年代在海洋深处和冻土地带被发现后,就因其污染小、储量大等优点而受到高度重视。但是,若可燃冰的开采不慎,极易导致其矿场受到破坏,甲烷气体的大量泄漏并进入大气。在导致温室效应方面,甲烷所起的作用比二氧化碳要大10～20倍,由此可见,可燃冰也是一种带有危险性的能源。因此,在对其开发利用之前做充分的研究十分必要。目前,对可燃冰的研究已取得一定的进展,它的多种结构已被X-Ray、Raman、NMR等实验证实,对可燃冰形成的温度、压力亦作了大量研究工作,在理论方面也展开了一定的研究。但是,可燃冰的结构单元（H₂O）_n与CH₄相互作用的规律尚未明确,其单元稳定性也有待探究。本论文在Jeffrey等人的实验研究工作的基础上,选用了可燃冰的三种结构SⅠ、SⅡ、SH中的五个单元,运用量子化学方法对其相互作用的规律进行了深入研究。主要内容分为两个部分:第一部分,采用PBE泛函,结合6-31++G（d,p）基组,对可燃冰单元进行优化得到了它们的平衡稳定结构,并对结构进行了分析比较;第二部分,采用二级微扰理论方法,在MP2/aug-cc-pVTZ水平下,配合基函数重叠误差BSSE完全均衡校正方法CP（Counterpoise）,对其结合能进行计算,并探索可燃冰单元稳定性的规律。研究结果表明:可燃冰的结构单元（H₂O）_n…CH₄具有较强的相互作用,其结合能在-3.04～-4.75Kcal/mol之间,大约是相同水平下的一对H₂O…CH₄的结合能（-0.53 Kcal/mol）的6～9倍;综合考虑单元（H₂O）_n中H₂O分子对总结合能的平均贡献及（H₂O）_n…CH₄的结合能,计算其稳定化能,由此得出可燃冰结构单元的稳定性依次为5¹²6²（H₂O）₂₄…CH₄＞5¹²（H₂O）₂₀…CH₄＞5¹²6⁴（H₂O）₂₈…CH₄＞5¹²6⁸（H₂O）₃₆…CH₄。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
第一章绪论  7-15
  1.1 可燃冰简介  7-8
  1.2 研究现状  8-12
  1.3 课题提出的意义  12-14
  1.4 论文的主要内容  14-15
第二章理论基础  15-25
  2.1 从头计算法  15-19
    2.1.1 从头自洽场方法  15-16
    2.1.2 电子相关  16-17
    2.1.2 微扰理论方法  17-19
  2.2 密度泛函理论  19-22
  2.3 基函数重叠误差和均衡校正法  22-23
    2.3.1 基函数重叠误差  22
    2.3.2 均衡校正法  22-23
  2.4 计算细节  23-25
第三章可燃冰单元结构(H_2O)_(20)…CH_4的研究  25-32
  3.1 计算模型的选择  25-26
  3.2 计算模型的建立  26-28
  3.3 结构优化  28-30
    3.3.1 (H_2O)_(20)结构优化及讨论  28-29
    3.3.2 (H_2O)_(20)…CH_4结构优化及讨论  29-30
  3.4 能量计算与分析  30-32
第四章可燃冰单元结构(H_2O)_n…CH_4的研究  32-43
  4.1 (H_2O)_(24-36)…CH_4模型建立  32-35
  4.2 (H_2O)_n结构分析  35-36
  4.3 (H_2O)_n…CH_4结构分析  36-39
    4.3.1 (H_2O)_n…CH_4笼体体积的变化  37-38
    4.3.2 CH_4在笼体中的位置  38-39
  4.4 能量计算与分析  39-42
    4.4.1 (H_2O)_n…CH_4结合能的计算与分析  39
    4.4.2 (H_2O)_n…CH_4结构稳定性的探讨  39-42
  4.5 结果与讨论  42-43
第五章结论  43-44
致谢  44-45
参考文献  45-49
附录  49-53

可燃冰的量子化学研究

内容摘要

全文目录

相似论文