自然界富藏着的天然气水合物是一种清洁能源资源,而由此衍生出来的水合技术在气体分离、储存、海水淡化等方面得到应用,因此水合技术的基础研究备受关注。自然界中天然气水合物生成分解环境中含有大量的砂质、粘土等介质,因此水合物的成核生长均会受到这些介质的影响,但介质对水合物成核生长的影响机制尚未有统一认识,研究介质表面对水合物成核生长的影响机制有利于水合技术应用;水合过程主要是主体水分子与客体气体分子形成的晶体物质,电场可影响极性水分子的动力学行为,电场的存在会影响水合过程,因此本文将从分子水平上观测气体水合物生成分解过程轨迹,分析表面或电场的存在对其水合过程的影响,为水合技术的应用提供一定的数据和理论指导。论文以二氧化硅表面以及含3.5 wt%NaCl水溶液模拟水合物成核生成的海洋环境,选用甲烷、二氧化碳、以及甲烷/二氧化碳混合气作为三种客体,同时改变表面和液气相大小,在250 K和50 MPa下利用分子模拟方法研究了二氧化硅表面气体水合物成核生成过程,模拟结果表明二氧化硅表面的存在降低了气体在水中的溶解度,进而对不同气体水合物成核生长产生不同程度的影响。二氧化硅表面使二氧化碳溶解度未能达到其成核所需的临界值(0.06摩尔分数),导致二氧化碳水合物无法成核。在双元体系中尽管二氧化碳溶解度没达到其水合物成核的临界值,但是甲烷水合物成核促使了二氧化碳水合物的成核;同时二氧化碳的存在有益于甲烷溶解于水中。模拟结果表明二氧化硅表面存在一层至少0.3 nm厚度的自由水相,即本文中气体水合物的成核生成没有直接发生在二氧化硅表面,更多开始于液相本体中。论文在水合系统中引入了电场,以甲烷水合物为研究对象,在260 K和10 MPa下利用分子模拟手段评价电场对甲烷水合物生成分解的作用。模拟结果显示电场对甲烷水合物生成和分解均有所影响。恒定电场强度越大,对水分子的电偶极化效应更强,诱使更多水分子沿着电场方向排列而导致甲烷水合物分解更快,电场强度超过1.5 v/nm后,恒定电场促使水合物分解的效果明显;2.0 v/nm恒定电场体系中水合物分解后的水分子沿着电场方向排列形成“类冰”结构。余弦电场作用具有双重性,电场强度超过1.5 v/nm的2.45 GHz余弦电场以及电场强度超过2.0 v/nm的300 GHz余弦电场的存在加快水合物分解,1.0 v/nm以及1.5 v/nm的300 GHz余弦电场的存在有利于水合物生成。1.0 v/nm、1.5 v/nm以及2.0 v/nm的1 THz余弦电场的存在均促进水合物生成。