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

引用本文: 王燕鸿, 陈玉娟, 包玲, 郎雪梅, 樊栓狮. 聚乙烯唑啉作用下甲烷水合物分解的分子动力学模拟[J]. 物理化学学报, 2012, 28(07): 1683-1690. doi: 10.3866/PKU.WHXB201204113 shu
Citation:  WANG Yan-Hong, CHEN Yu-Juan, BAO Ling, LANG Xue-Mei, FAN Shuan-Shi. Molecular Dynamics Simulation of CH4 Hydrate Decomposition in the Presence of Poly(2-ethyl-2-oxazoline)[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(07): 1683-1690. doi: 10.3866/PKU.WHXB201204113 shu

聚乙烯唑啉作用下甲烷水合物分解的分子动力学模拟

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51106054) (51106054)

    广东省高层次人才项目和国家重点基础研究发展计划(973) (2009CB219504-03)资助 (973) (2009CB219504-03)

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2′2′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.

English

    1. [1]

      (1) Sum, A. K.; Koh, C. A.; Sloan, E. D. Industrial & Engineering Chemistry Research 2009, 48, 7457. doi: 10.1021/ie900679m

      (1) Sum, A. K.; Koh, C. A.; Sloan, E. D. Industrial & Engineering Chemistry Research 2009, 48, 7457. doi: 10.1021/ie900679m

    2. [2]

      (2) Long, J. P.; Sloan, E. D. Int. J. Thermophys. 1996, 17, 1. doi: 10.1007/BF01448204(2) Long, J. P.; Sloan, E. D. Int. J. Thermophys. 1996, 17, 1. doi: 10.1007/BF01448204

    3. [3]

      (3) Hammerschmidt, E. G. Industrial & Engineering Chemistry1934, 26, 851.(3) Hammerschmidt, E. G. Industrial & Engineering Chemistry1934, 26, 851.

    4. [4]

      (4) Rodger, P. M.; Forester, T. R.; Smith,W. Fluid Phase Equilib.1996, 116, 326. doi: 10.1016/0378-3812(95)02903-6(4) Rodger, P. M.; Forester, T. R.; Smith,W. Fluid Phase Equilib.1996, 116, 326. doi: 10.1016/0378-3812(95)02903-6

    5. [5]

      (5) Carver, T. J.; Drew, M. G. B.; Rodger, P. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1, 1807.(5) Carver, T. J.; Drew, M. G. B.; Rodger, P. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1, 1807.

    6. [6]

      (6) Storr, M. T.; Taylor, P. C.; Monfort, J. P.; Rodger, P. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1569. doi: 10.1021/ja035243g(6) Storr, M. T.; Taylor, P. C.; Monfort, J. P.; Rodger, P. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1569. doi: 10.1021/ja035243g

    7. [7]

      (7) Hawtin, R.W.; Rodger, P. M. J. Mater. Chem. 2006, 16, 1934.doi: 10.1039/b600285b(7) Hawtin, R.W.; Rodger, P. M. J. Mater. Chem. 2006, 16, 1934.doi: 10.1039/b600285b

    8. [8]

      (8) Moon, C.; Hawtin, R.W.; Rodger, P. M. Faraday Discuss. 2007,136, 367. doi: 10.1039/b618194p(8) Moon, C.; Hawtin, R.W.; Rodger, P. M. Faraday Discuss. 2007,136, 367. doi: 10.1039/b618194p

    9. [9]

      (9) Zhang, J.; Hawtin, R.W.; Yang, Y.; Nakagava, E.; Rivero, M.;Choi, S. K.; Rodger, P. M. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 10608.doi: 10.1021/jp076904p(9) Zhang, J.; Hawtin, R.W.; Yang, Y.; Nakagava, E.; Rivero, M.;Choi, S. K.; Rodger, P. M. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 10608.doi: 10.1021/jp076904p

    10. [10]

      (10) Kvamme, B.; Huseby, G.; Forrisdahl, O. K. Mol. Phys. 1997,90, 979.(10) Kvamme, B.; Huseby, G.; Forrisdahl, O. K. Mol. Phys. 1997,90, 979.

    11. [11]

      (11) Kvamme, B.; Kuznetsova, T.; Aasoldsen, K. J. Mol. Graph. Model. 2005, 23, 13.(11) Kvamme, B.; Kuznetsova, T.; Aasoldsen, K. J. Mol. Graph. Model. 2005, 23, 13.

    12. [12]

      (12) Kuznetsova, T.; Sapronova, A.; Kvamme, B.; Johannsen, K.;Haug, J. Macromol. Symp. 2010, 287, 168. doi: 10.1002/masy.201050124(12) Kuznetsova, T.; Sapronova, A.; Kvamme, B.; Johannsen, K.;Haug, J. Macromol. Symp. 2010, 287, 168. doi: 10.1002/masy.201050124

    13. [13]

      (13) Wan, L. H.; Yan, K. F.; Li, X. S.; Fan, S. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2009, 25, 486. [万丽华, 颜克凤, 李小森, 樊栓狮. 物理化学学报, 2009, 25, 486.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20090315(13) Wan, L. H.; Yan, K. F.; Li, X. S.; Fan, S. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2009, 25, 486. [万丽华, 颜克凤, 李小森, 樊栓狮. 物理化学学报, 2009, 25, 486.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20090315

    14. [14]

      (14) Balbuena, D. A. G.; Balbuena, P. B. J. Phys. Chem. C 2007, 111,15554. doi: 10.1021/jp071959c(14) Balbuena, D. A. G.; Balbuena, P. B. J. Phys. Chem. C 2007, 111,15554. doi: 10.1021/jp071959c

    15. [15]

      (15) Anderson, B. J.; Radhakrishnan, R.; Tester, J.W.; Trout, B. L.Abstr. Am. Chem. Soc. 2005, 229, U593.(15) Anderson, B. J.; Radhakrishnan, R.; Tester, J.W.; Trout, B. L.Abstr. Am. Chem. Soc. 2005, 229, U593.

    16. [16]

      (16) Zhang, M.; Anderson, B. J.;Warzinski, R. P.; Holder, G. D.Molecular Dynamics Simulation of Hydrate Lattice Distortion.Prepr. Pap. Am. Chem. Soc., Div. Fuel Chem., Salt Lake City,2009; p 237.(16) Zhang, M.; Anderson, B. J.;Warzinski, R. P.; Holder, G. D.Molecular Dynamics Simulation of Hydrate Lattice Distortion.Prepr. Pap. Am. Chem. Soc., Div. Fuel Chem., Salt Lake City,2009; p 237.

    17. [17]

      (17) Colle, K. S.; Oelfke, R. H.; Kelland, M. A. Polymer contg.amide unit|used for inhibiting formation of gas hydrate(s) in e.g.oil or gas pipeline; GB Patent 2301824-A, 1996-12-18.(17) Colle, K. S.; Oelfke, R. H.; Kelland, M. A. Polymer contg.amide unit|used for inhibiting formation of gas hydrate(s) in e.g.oil or gas pipeline; GB Patent 2301824-A, 1996-12-18.

    18. [18]

      (18) Karaaslan, U.; Parlaktuna, M. Energy & Fuels 2002, 16, 1387.doi: 10.1021/ef0200222(18) Karaaslan, U.; Parlaktuna, M. Energy & Fuels 2002, 16, 1387.doi: 10.1021/ef0200222

    19. [19]

      (19) Geng, C. Y.;Wen, H.; Zhou, H. J. Phys. Chem. A 2009, 113,5463. doi: 10.1021/jp811474m(19) Geng, C. Y.;Wen, H.; Zhou, H. J. Phys. Chem. A 2009, 113,5463. doi: 10.1021/jp811474m

    20. [20]

      (20) Kirchner, M. T.; Boese, R.; Billups,W. E.; Norman, L. R. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9407. doi: 10.1021/ja049247c(20) Kirchner, M. T.; Boese, R.; Billups,W. E.; Norman, L. R. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9407. doi: 10.1021/ja049247c

    21. [21]

      (21) McMullan, R. K.; Jeffrey, G. A. J. Chem. Phys. 1965, 42, 2725.doi: 10.1063/1.1703228(21) McMullan, R. K.; Jeffrey, G. A. J. Chem. Phys. 1965, 42, 2725.doi: 10.1063/1.1703228

    22. [22]

      (22) Berendsen, H. J. C.; Grigera, J. R.; Straatsma, T. P. J. Phys. Chem. 1987, 91, 6269. doi: 10.1021/j100308a038(22) Berendsen, H. J. C.; Grigera, J. R.; Straatsma, T. P. J. Phys. Chem. 1987, 91, 6269. doi: 10.1021/j100308a038

    23. [23]

      (23) Materials Studio, Version 4.4; Accelrys Software Inc: SanDie , 2008.(23) Materials Studio, Version 4.4; Accelrys Software Inc: SanDie , 2008.

    24. [24]

      (24) Tse, J. S.; Klein, M. L.; McDonald, I. R. J. Phys. Chem. 1983,87, 4198. doi: 10.1021/j100244a044(24) Tse, J. S.; Klein, M. L.; McDonald, I. R. J. Phys. Chem. 1983,87, 4198. doi: 10.1021/j100244a044

    25. [25]

      (25) Moon, C.; Taylor, P. C.; Rodger, P. M. J. Am. Chem. Soc. 2003,125, 4706. doi: 10.1021/ja028537v(25) Moon, C.; Taylor, P. C.; Rodger, P. M. J. Am. Chem. Soc. 2003,125, 4706. doi: 10.1021/ja028537v

    26. [26]

      (26) Kelland, M. A. J. Appl. Polym. Sci. 2011, 121, 2282. doi: 10.1002/app.33942(26) Kelland, M. A. J. Appl. Polym. Sci. 2011, 121, 2282. doi: 10.1002/app.33942

    27. [27]

      (27) Ajiro, H.; Takemoto, Y.; Akashi, M.; Chua, P. C.; Kelland, M. A.Energy & Fuels 2010, 24, 6400. doi: 10.1021/ef101107r(27) Ajiro, H.; Takemoto, Y.; Akashi, M.; Chua, P. C.; Kelland, M. A.Energy & Fuels 2010, 24, 6400. doi: 10.1021/ef101107r

    28. [28]

      (28) Chen, Y. J.;Wang, Y. H.; Fan, S. S.; Lang, X. M. Acta Chimica Sinica 2010, 68, 2253. [陈玉娟, 王燕鸿, 樊栓狮, 郎雪梅.化学学报, 2010, 68, 2253.]

      (28) Chen, Y. J.;Wang, Y. H.; Fan, S. S.; Lang, X. M. Acta Chimica Sinica 2010, 68, 2253. [陈玉娟, 王燕鸿, 樊栓狮, 郎雪梅.化学学报, 2010, 68, 2253.]

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  799
  • 文章访问数:  2392
  • HTML全文浏览量:  7
文章相关
  • 发布日期:  2012-06-07
  • 收稿日期:  2011-12-07
  • 网络出版日期:  2012-04-11
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章