聚乙烯唑啉作用下甲烷水合物分解的分子动力学模拟.pdf

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1、物理化学学~(WuliHuaxueXuebao)JulyActa．·Chim．Sin．2012，28(7)，1683-16901683[Article]doi：10．3866／PKU．WHXB201204113www．whxb．pku．edu．cn聚乙烯唑啉作用下甲烷水合物分解的分子动力学模拟王燕鸿陈玉娟包玲郎雪梅樊栓狮(华南理工大学化学-5化工学院，传热强化-5过程节能教育部重点实验室，广州510640)摘要：利用分子动力学模拟系统研究了不同质量浓度下(1．25％、2．50％、6．06％)聚乙烯唑啉(PEtO)对甲烷水合物的分解作用．模拟体系为甲烷水合物2x2x2

2、的超胞和聚合物对接体系．模拟发现水分子间氢键构架的水合物笼型结构在PEtO的作用下出现扭曲，最终导致水合物笼型结构完全坍塌．通过氧原子径向分布函数、均方位移以及扩散系数比较不同浓度PEtO的作用，证实在一定浓度范围内，PEtO的浓度越高，其水合物分解作用越强．此外，PEtO具有一定的可生物降解性．PEtO对水合物的作用为：PEtO吸附在水合物表面，其中的酰胺基(N—C=O)与成笼的水分子形成氢键，破坏邻近的笼形结构，令水合物分解；PEtO不断分解表面的水合物，直到水合物笼完全分解．关键词：甲烷水合物：聚乙烯唑啉：分子动力学模拟：水合物抑制剂中图分类号：O641Mol

3、ecularDynamicsSimulationofCH,HydrateDecompositioninthePresenceofPoly(2·ethyl-2-oxazoline)WANGYan—HongCHENYu-JuanBAOLingLANGXue-MeiFANShuan—Shi(KeyLaboratoryofEnhancedHeatTransferandEnergyConservationoftheMinistryofEducation，SchoolofChemistryandChemicalEngineering,SouthChinaUniversityof

4、Technology,Guangzhou510640,R．China、Abstract：MoleculardynamicssimulationswerecarriedouttostudythedecompositionofCHhydrateinthepresenceofpoly(2一ethyl-2-oxazoline)(PEtO)aldiferentconcentrations，jncluding1．25％，2．5O％，and6．06％(w，massfraction)．ThesimulationsystemwascomposedofaCH4hydratecrysta

5、IandPEtO，whichcontaineda2x2x2supercellofCH4hydratecrystalandPEtOpolymer．SystemcOnfiguratjOnsshowedthathydrogenbondingnetworksbetweenwatermoleculesmakingupthemainframeworkofthehydratecagesweredistortedinthepresenceofthePEtOpolymer．FinaIcOnfigura“OnsinaIIofthesystemswerecompletelycollaps

6、ed．RadiaJdistributionfunctionsoftheoxygenatoms，meansquaredisplacements，anddifusioncoefficientsofwatermoleculeswereappliedtocomparetheefectofdiferentPEtOconcentrationsontheCH4hydrate．Withinacertainconcentrationrange．highercOncentratiOnsledtoabetterinhibitioneffect．ItwasconfirmedthatPEtO

7、isatypeofprospectiveIowdosageinhibitorwithbiodegradability．ThedecompositionmechanisminvolvestheabsorptionofthePEtOpolymerontothesurfaceofthehydratecrystal，withitsactivefunctionalgroup(N—C=O)forminghydrogenbondswithwatermoleculesinthehydrateanddecomposingthehydratesurface．PEtOcontinue