第七届青年地学论坛

研究海底沉积物纳米孔中天然气水合物的形成，对理解水合物成藏以及水合物开采至关重要，高岭石是海底沉积物中含量最高的一类粘土矿物。本文采用分子动力学模拟的方法研究在具有不同接触表面和不同层间距的高岭石纳米孔中甲烷水合物的形成。模拟结果表明，高岭石的硅氧烷表面和氢氧化铝表面显著地影响界面水状态和甲烷分子的分布，进而影响水相甲烷浓度，并最终影响水合物的成核和生长。硅氧烷表面对界面水的吸附较弱，而对甲烷分子的吸附较强，因此，甲烷分子快速地吸附到硅氧烷的表面形成许多微小气泡。氢氧化铝表面对界面水的吸附非常强，整个表面被界面水所覆盖，从而几乎没有甲烷分子可以突破这层界面水与表面接触。水合物是在孔隙中部成核，然后慢慢向高岭石粘土表面生长。分析水合物固体与高岭石粘土表面的接触模式，发现在两种表面上可以形成水合物半笼状和完整的笼状结构。高岭石粘土的两种表面具有不同的表面性质，因而，对水合物界面笼结构的数量和稳定性的影响有较大差异。该模拟研究可为有效开发海洋天然气水合物资源提供参考。
 

甲烷水合物,分子动力学模拟,水合物形成,高岭石纳米孔隙,亲疏水表面