纳米气泡大小控制超冷水中的气体水合物核化
化学物理
2025-11-14 v1 材料科学
摘要
气体水合物是由水分子在高压低温条件下封装客体气体分子而形成的晶体化合物，因其作为替代能源资源及其在气体储存、运输和碳捕集中的应用价值受到广泛关注。然而，影响气体水合物形成的基本机制，特别是气体气泡的作用，仍不为人所理解。本研究采用分子动力学(MD)模拟，考察甲烷纳米气泡大小对超冷水中水合物形成的调制作用。通过在高温低压条件下调节甲烷浓度生成不同尺寸的纳米气泡，随后在低温高压条件下快速冷却诱导气体水合物核化与生长。模拟结果显示，纳米气泡大小与水合物形成程度呈强相关性——在小至中等尺寸范围内，水合物形成程度随气泡大小而增大。然而，在超过临界气泡尺寸阈值后，水合物形成效率反而下降。该工作提供了关于纳米气泡大小如何调制气体水合物核化与生长动力学的分子层面新见解。
引用
@article{arxiv.2511.09566,
title = {Nanobubble size controls gas hydrate nucleation in supercooled water},
author = {Ramkhelavan Kanaujiya and Atanu K. Metya and Rajnish Kumar and Tarak K Patra},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.09566},
year = {2025}
}