甲烷和二氧化碳水合物的三相平衡 -- III. 分散相互作用的效应

在本文中，研究了分散相互作用范围对 CO$_2$ 和 CH$_4$ 水合物三相共存线确定的影响。特别是，通过分子动力学模拟研究了固态水合物、水和液态 CO$_2$/气态 CH$_4$ 共存的温度 ($T_3$)，其中分散相互作用的截断值从 0.9 nm 到 1.6 nm不等。通过 direct coexistence simulation 技术确定了两种水合物的 $T_3$。该方法将三个相位置于同一模拟盒中，固定压力，在不同温度 $T$ 下进行模拟。如果水合物熔化，则 $T>T_3$。相反，如果水合物生长，则 $T<T_3$。分析了截断距离对解离温度的影响，在 CO$_{2}$ 水合物的三个不同压力下进行，即 $100$, $400$ 和 $1000\,\text{bar}$。随后我们更换了客体，研究了截断距离对 CH$_{4}$ 水合物在 $400\,\text{bar}$ 下解离温度的影响。还通过在截断值为 0.9 nm 时运行使用 homo- 和 inhomogeneous 修正的模拟，分析了分散相互作用的长程修正效应。本文获得的结果表明，分散相互作用的截断距离影响这些水合物的稳定条件。该效应在压力降低时被放大，将 $T_{3}$ 移位约 $2-4\,\text{K}$，取决于系统和压力。