Физический факультет
Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова
МЕНЮ

О влиянии гостевых молекул CH$_4$, C$_2$H$_6$, CO$_2$, Xe и H$_2$S на стабильность sI-гидрата

М. Б. Юнусов$^1$, Р. М. Хуснутдинов$^{1,2}$

Учен. зап. физ. фак-та Моск. ун-та. 2022. № 4. 2240702

  • Статья
Аннотация

В настоящее время гидраты вызывают заметный интерес среди исследователей, что обусловлено: во-первых, использованием газогидратов в качестве перспективных источников углеводородной энергии, а во-вторых возможностью применения таких молекулярных систем в качестве резервуаров для хранения водорода. Термодинамические свойства, кинетика образования и фазовые диаграммы газовых гидратов хорошо изучены, на что свидетельствует большое число экспериментальных и теоретических исследований. Несмотря, на это остаются открытыми вопросы, связанные с отсутствием понимания механизмов структурообразования и стабильности молекулярных комплексов по типу «гость-хозяин». В данной работе в рамках теории функционала плотности были исследованы некоторые аспекты структурной стабильности газовых гидратов. Показано, что включение молекулы газа в полости гидрата приводит к отталкиванию узлов полости, что свидетельствует о структурной стабилизации гидрата. Были рассчитаны энергии связей для таких газов как CH$_4$, C$_2$H$_6$, CO$_2$, Xe и H$_2$S, помещенные в малые (D-) и большие (T-) полости клатратных гидратов. Выяснено, что небольшие молекулы CH$_4$, Xe, H$_2$S лучше стабилизуют D-полости, в то время как большие молекулы C$_2$H$_6$ и CO$_2$ лучше стабилизируют T-полости гидратов. Получены плотности электронных состояний для гидрата с/без включения молекулы газа. При включении молекулы газа обнаружено смещение энергии электронной подсистемы гидрата, что свидетельствует о снижении полной энергии системы и повышению ее стабильности.

Поступила: 25 апреля 2022
Статья подписана в печать: 27 июля 2022
PACS:
02.70.Ns Molecular dynamics and particle methods
31.15.-p Calculations and mathematical techniques in atomic and molecular physics
36.40.-c Atomic and molecular clusters
Авторы
М. Б. Юнусов$^1$, Р. М. Хуснутдинов$^{1,2}$
$^1$Казанский (Приволжский) федеральный университет, Институт физики, кафедра вычислительной физики, Россия, 420008,\
$^2$Удмуртский федеральный научный центр УрО РАН, Россия, 426068
Выпуск 4, 2022

Moscow University Physics Bulletin

Бюллетень «Новости науки» физфака МГУ

Это новое информационное издание, целью которого является донести до сотрудников, студентов и аспирантов, коллег и партнеров факультета основные достижения ученых и информацию о научных событиях в жизни университетских физиков.