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甲烷水合物是甲烷气体和液态水在一定温度和压力条件下形成的一种固体包合物。它不仅在地球的永久冻土层、海底和大陆边缘沉积中储量丰富,而且在太阳系中气态巨行星的卫星和星云上广泛存在。因此,甲烷水合物一直是能源、环境、气候、高压等领域的研究热点。在不同的压强条件下,目前实验室中合成或者理论上预言了四种笼形甲烷水合物(Ⅰ型、Ⅱ型、H型和K型)和三种填充冰甲烷水合物(Ⅲ型、Ⅳ型和Ⅴ型)。在本论文第三章,构建了甲烷分子和水分子在不同化学计量比下的结构模型,结合蒙特卡罗模拟和带有色散修正的密度泛函理论计算预测了一个