二氧化硅介质对其表面水合笼稳定性的影响

采用量子化学中的密度泛函理论探究了不同笼型结构（CH₄@5¹²6²和CH₄@4³5⁶6³）的不同环面（四元环面、五元环面、六元环面）以不同方式（单面平行和双面插嵌）与介质SiO₂作用对水合笼稳定性的影响，计算了水合笼与SiO₂表面间的相互作用能、水合笼的变形能、水合笼中甲烷分子与笼子之间的相互作用能和水合笼中水分子间的结合能。结果表明：单面平行构型中的SH-6和双面插嵌构型中的SI-（5+6）、SH-（4+6）最有利于水合笼的分解；SiO₂介质与水合笼通过结构匹配的方式形成氢键，降低了水合笼的稳定性，弱化了水合笼对甲烷的束缚。     

笼形水合簇中水分子对与氢键能的关系

对随机产生的一系列5¹²、5¹²6²和4³5⁶6³笼形水合簇,使用DFT/B97D/6-311++g （2d,2p）以及DFT/M052X/6-311++g （2d,2p）方法计算其能量,并讨论了这3种笼形水合簇中不同水分子对的分布与氢键的键能、笼形水合簇稳定性之间的关系。结果表明,对于3种笼形水合簇,若只考虑近邻水分子对中心水分子对的影响,则各笼形结构中只有4种氢键类型,只要确定其中1种氢键类型的个数,其他3种氢键类型的个数也可以被确定;3种笼形水合簇中氢键的平均能量和单个氢键的平均能量都随n（1221）值的增大而增加;但是在n（1221）值相同时,不同笼形水合簇中单个氢键的平均值几乎相同;当n（1221）值不同时,不同笼形水合簇的氢键网络能量出现重叠,说明笼形水合簇稳定性与4种氢键类型的分布值之间无严格对应关系。