技术特征：
1.一种模拟i型甲烷水合物包覆稳定ii型氢气水合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用materials studio建立i型水合物晶胞、ii型水合物晶胞及甲烷和氢气分子模型，并对i型水合物晶胞和ii型水合物晶胞进行2
×2×
2扩胞，将得到的i型水合物超晶胞、ii型水合物超晶胞、甲烷和氢气分子的坐标信息转换为分子模拟软件所需的坐标文件；(2)修改步骤(1)得到的i型水合物超晶胞坐标文件，将步骤(1)得到的甲烷分子模型置于i型水合物超晶胞结构的5
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62笼和5
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笼中，同时切割超晶胞获得i型甲烷水合物超晶胞坐标文件；修改步骤(1)得到的ii型水合物超晶胞坐标文件，将步骤(1)得到的氢气分子模型置于ii型水合物超晶胞结构的5
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64笼和5
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笼中，同时切割超晶胞获得具有不同储氢密度的ii型氢气水合物超晶胞坐标文件；(3)采用gromacs软件，带入步骤(1)和步骤(2)得到的坐标文件，扩充气体分子数量，构建气相模型，按照i型甲烷水合物-ii型氢气水合物-i型甲烷水合物-气相的顺序进行叠加，调整ii型氢气水合物与i型甲烷水合物的界面连接方式，得到i型甲烷水合物包覆稳定ii型氢气水合物的初始构型；(4)采用gromacs软件，带入步骤(3)得到的初始构型信息，设置模拟参数，依次通过能量最小化、位置限制性预平衡模拟后得到稳定构型；(5)采用gromacs软件，带入步骤(4)得到的稳定构型信息，设置模拟参数，进行分子动力学计算，得到分子轨迹坐标信息；(6)对步骤(5)得到的分子轨迹坐标信息进行构象分析和计算分析，得到i型甲烷水合物包覆下ii型氢气水合物结构变化的动态构象以及氢气分子在水合物内的稳定效果。2.根据权利要求1所述模拟i型甲烷水合物包覆稳定ii型氢气水合物的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述储氢密度通过改变氢气分子在5
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64笼和5
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笼内的数量进行调节。3.根据权利要求1所述模拟i型甲烷水合物包覆稳定ii型氢气水合物的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述ii型氢气水合物与i型甲烷水合物的界面连接方式为通过5
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63界面笼结构进行连接。4.根据权利要求1所述模拟i型甲烷水合物包覆稳定ii型氢气水合物的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的能量最小化方法采用gromacs软件中的最陡下降算法，所述的位置限制性预平衡模拟包括nvt系综及npt系综，采用蛙跳(leap-frog)算法。5.根据权利要求1所述模拟i型甲烷水合物包覆稳定ii型氢气水合物的方法，其特征在于，步骤(4)和步骤(5)中，所述的模拟参数包括力场参数、分子间相互作用参数、温度参数、压强参数、长程作用力参数、键约束算法和模拟时长；其中，所述长程作用力参数采用particle-mesh ewald(pme)方法计算。6.根据权利要求5所述模拟i型甲烷水合物包覆稳定ii型氢气水合物的方法，其特征在于，所述力场参数包括水分子、氢气分子和甲烷分子力场；其中氢气力场采用三点模型，甲烷力场采用opls-ua模型，水分子力场采用tip4p/ice模型。7.根据权利要求5所述模拟i型甲烷水合物包覆稳定ii型氢气水合物的方法，其特征在于，所述分子的相互作用参数包括分子间相互作用和不同分子间相互作用，相同分子间相互作用参数均为l-j参数，所述不同分子间的相互作用参数均采用lorentz-berthelot混合规则获得。
8.根据权利要求1所述模拟i型甲烷水合物包覆稳定ii型氢气水合物的方法，其特征在于，步骤(4)中，位置限制性nvt预平衡采用v-rescale耦合方法控制温度参数，位置限制性npt预平衡采用berendsen耦合方法控制压力参数；步骤(5)中，正式计算采用nose-hoover耦合方法控制温度参数，采用parrinello-rahman耦合控制压力参数。9.根据权利要求1所述模拟i型甲烷水合物包覆稳定ii型氢气水合物的方法，其特征在于，步骤(6)中，所述构象分析采用vmd软件进行，得到i型甲烷水合物包覆下ii型氢气水合物结构变化的实时动态构象。10.根据权利要求1所述模拟i型甲烷水合物包覆稳定ii型氢气水合物的方法，其特征在于，步骤(6)中，所述的计算分析包括chill+识别算法以及氢气分子在水合物内的留存率，晶体结构的水分子能与周围水分子形成四个氢键，根据氢键两端水分子排列的差异将氢键分为重叠键和交错键，其中水合物内水分子的重叠键为4个，交错键为0个；冰ih内水分子的重叠键为1个，交错键为3个；冰ic内水分子的重叠键为0个，交错键为4个；通过统计固定区域内被识别为水合物的水分子数量来对氢气水合物的结构变化进行分析；对于交错键与重叠键的区分采用下列公式计算：其中，q
l
(i)是i原子的键取向序参数，q
l
(j)是j原子的键取向序参数，c(i,j)为相关系数，当0.25≥c(i,j)≥-0.35时，i与j原子之间的键被视为重叠键，而当c(i,j)≤-0.8时，i与j原子之间的键被视为交错键；氢气分子在水合物内的留存率采用下列计算公式：其中n
h2 in hydrate
指停留在水合物内的氢气分子数目，n
total h2
指总的氢气分子数目。
技术总结
本发明提供了一种模拟I型甲烷水合物包覆稳定II型氢气水合物的方法。所述方法采用计算机模拟软件建立I型甲烷水合物和II型氢气水合物晶胞，按照I型甲烷水合物-II型氢气水合物-I型甲烷水合物-气相顺序构建初始模型，调整I型甲烷水合物与II型氢气水合物界面通过5
技术研发人员：樊栓狮 杜洋 王燕鸿 郎雪梅 李刚 王盛龙
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2022.05.06
技术公布日：2022/9/23