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甲烷水合物是一种可用来替代煤、石油等常规能源的新型绿色能源,因其能量密度高、燃烧无污染、储藏量惊人等优点被广泛关注,但目前尚未找到有效的方法开采和应用这种能源。本文拟从甲烷水合物笼型的分解角度考察缺失部分水分子后,其结构和能量的改变以及甲烷分子溢出笼型的可能性,以期在微观上描述缺省水分子的甲烷水合物的笼型结构与稳定性的关系,为开采方法的研究提供新思路。以SⅠ型晶胞中的CH4@(H20)20和CH4@(H20)24笼型结构为出发点,结合其对称性分析并构建了在不同位置缺失水分子后所形成的CH4@(H20)19和CH4@(H20)18,以及CH4@(H20)23和CH4@(H20)22结构。在CH4@(H20)20中,单水分子缺失仅存在2种不同位置,双水分子缺失共存在5种同面缺失和7种异面缺失位置；类似地,在CH4@(H20)24中,CH4@(H20)23有4种不同结构,而CH4@(H20)22有18种同面缺失和26种异面缺失情况。对已构建好的缺失结构采用量子化学的B3LYP、6-31+G**方法进行全优化,并在B3LYP、6-311++G**水平上结合BSSE方法得到各结构的稳定化能量及主(笼型)客(甲烷分子)体的相互作用能。关于水分子间的结合能,本文采用松散笼型的方法来计算。最后,结合缺失水分子前、后结构和能量的改变来判断甲烷水合物的稳定性。结果表明,只有同面的两个水分子缺失,甲烷才有溢出笼型的可能；而笼型结构中O-O边长的变化主要源于氢键键长的改变,O-H共价键键长以及H-O-H键角的变化很小,另外,同类结构异构体的稳定性主要由水分子间的结合能决定,非同类异构体的稳定性随着五元环个数的减少和四元环或大多元环的增多有降低的趋势。