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摘要
天然气水合物是一种特殊的笼状化合物，水合物中的客体分子不同，主客体间的相互作用存在差异。为了分析烃类水合物中主客体间相互作用的特征，利用量子化学方法，对乙烷、乙烯、乙炔这3种客体分子占据Ⅰ型水合物T笼时的结构、相互作用能及C—C键伸缩振动频率进行研究，讨论了客体分子在水笼中的赋存形态，揭示了主客体间的相互作用机制。结果表明：客体分子占据T笼后，与占据前相比，T笼会发生微小的膨胀或收缩，客体分子的原子间距减小；通过能量分析，发现主客体间相互作用能(ΔEhost-guest)的大小顺序为：ΔET笼-乙烯<ΔET笼-乙烷<ΔET笼-乙炔,色散矫正的加入使主客体间的相互作用能增大；能量分解结果显示C原子的杂化方式对水合物的主客体间相互作用影响较大，随着客体分子中C原子的杂化方式由sp3→sp2→sp杂化，客体分子与水笼间的相互作用中静电作用先略微减弱、然后增强，色散作用逐渐减弱；与未占据T笼相比，乙烷分子占据T笼后C—C键伸缩振动频率增加了6.79 cm-1,乙烯和乙炔分子占据T笼后C—C键伸缩振动频率分别减小了5.86 cm-1和15.87 cm-1。
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单位重庆城市管理职业学院
