氧化石墨烯对甲烷水合物生成影响的分子动力学模拟

在一定条件下,甲烷气体与液态水可以形成Ⅰ型甲烷水合物,由于结构上的特殊性,甲烷水合物可作为优质的储气载体,但生成周期长、生成速率缓慢和生成条件苛刻导致甲烷水合物难以大规模工业应用.氧化石墨烯(GO)作为一种用途广泛的纳米粒子,因其具有较大的比表面积和良好的导热性,可加速甲烷水合物的生成.利用分子动力学模拟方法,从最终构象、均方位移和结合能的角度,探究了GO对甲烷水合物诱导生成时期和快速生成时期的影响.结果表明:在诱导生成时期加入GO,其表面基团与水分子结合形成氢键,束缚了水分子的运动,水合物笼的形成加快;在快速生成时期加入GO有利于甲烷水合物异相成核,加快生成速率,可为GO用做甲烷水合物生成的高效促进剂提供理论依据.