郎雪梅，樊栓狮，王燕鸿，李刚，于驰，王盛龙

（1华南理工大学化学与化工学院，广东 广州 510640；2广东省燃料电池技术重点实验室，广东 广州 510640）

1 笼型水合物研究概况

笼型水合物是在一定的温度、压力、气体饱和度、水盐度、pH 等条件下由水（冰）和气体分子反应生成的类冰的、具有笼形结构的固态化合物[1]。如图1 所示，因其外观像冰，且遇火即燃，因此被称为“可燃冰”（combustible ice），形成笼型水合物的气体分子主要包括CH4、C2H6、C3H8、H2、CO2、N2、H2S 等，由于客体分子的性质和特征的不同，笼型水合物会有不同的结构[2]。在自然界中有sI、sII 和sH[3-4]三种水合物的晶格结构。自然界中存在的笼型水合物是由天然气与水在高压和低温条件下形成的，因此又称为天然气水合物。

图1 笼型水合物分子结构及实物图

1810年Davy首次在实验室合成了氯气水合物，1934年Schmidt 在天然气输气管道中发现了天然气水合物，随后世界各国科学家开展了天然气水合物的勘探开发、基础理论及应用研究，尤其是近25年来发展迅速，发表相关文献的数量呈指数增长（如图2 所示）。从发表的文献可知，笼型水合物的研究涉及多个学科，包括能源、工程、化学、化学工程、材料科学、环境科学、地球与行星学、物理与天文学等，如图3所示。由此可见，其中能源、工程、化学、化学工程、材料科学、环境科学等与化学工程相关的学科所占比例超过70%，说明水合物技术的发展与化学工程息息相关，且水合物研究已经成为一大热点，重视及发展水合物技术有助于丰富化学工程学科，提高化学工程技术。……