赵 悦，曹潇潇，艾小倩

(江苏第二师范学院物理与电子工程学院，江苏 南京 210013)

天然气水合物具有分布广泛、埋藏浅、资源量大、洁净等特点，有望成为21世纪代替传统化石燃料的理想能源。据研究人员估算，其有机碳总量相当于全球已探明的石油、煤和天然气的两倍[1]。由于其巨大的经济价值和重要的战略意义，天然气水合物成为国际激烈争夺的重要能源之一。天然气水合物是低温、高温下的产物，与其他地质样品的形成机理、结构特征不同，在常温下极容易分解，样品量往往较少，且成分极其复杂，所以需要建立相应的谱学技术对其进行系统地分析研究。本文主要介绍3种常见的谱学手段研究天然气水合物的物理化学特征：X射线衍射、拉曼光谱、NMR核磁共振谱。

1 X射线衍射

X射线衍射，是一种根据X射线在晶体、非晶体中的衍射与散射效应，分析晶体结构、相结构、晶粒取向、晶粒尺寸与分布等众多信息的逐步完善的新技术，在天然气水合物的研究中具有非常重要的作用。

1.1 X射线衍射基本原理

当X射线作用于晶体时，大部分射线穿透晶体，由于X射线是电磁波，所以晶体中有周期性变化的电磁场，迫使电子和原子核也进行周期性振动，因原子核的质量远大于电子的质量，忽略其振动，振动的电子成了新的发射电磁波的波源，散发出与入射光波长频率相同的电磁波。晶体衍射X射线的方向，与构成的晶胞大小、形状有关；衍射光的强度与晶体内的原子类型、晶胞内原子的位置有关。……