天然气水合物是一种类似冰的非化学计量化合物，由周围的水分子和捕获的气体分子组成。水分子之间形成的氢键构成了水合物晶体结构的晶格。自然界中有大量的天然气水合物，预计资源量是现存化石燃料的两倍以上。一方面自然界中存在的大量天然气水合物可以作为未来清洁能源替代传统能源以解决能源短缺问题。另一方面，天然气水合物具有储气能力高、气体捕集选择性强等特点，使其在天然气储存和应用水合物气体分离存储技术等方面具有广阔的应用前景。目前实验条件下很难精确预测水合物成核和分解的机理。因此运用理论研究方法从分子和原子水平研究气体水合物，能够为水合物的基础理化性质、成核机制、稳定性等提供理论依据。　　本文采用Gaussian09程序包中密度泛函理论DFT，对气体水合物的三种基本单笼结构512、51262、51264和Ⅰ型水合物的双笼结构512/51262进行稳定性的研究。首先，在B3LYP/6-31+G(d)水平下对本文中的笼型结构进行优化和频率计算，得到各结构的基本结构参数，判断客体分子对笼型结构大小的影响。然后，在M06-2X/6-31++G(d)水平下对所有笼型结构进行单点能计算，以确定笼型结构的稳定能、相互作用能、氢键键能，并讨论客体分子对笼型结构稳定性的影响。　　研究结果表明，笼型结构中封装的客体分子会使形成笼型水合物的水分子之间的氢键作用加强，氢键键能增大;512/51262笼中只有一个笼添加客体分子并不会对另一个笼的结构产生影响。气体水合物中的笼型结构随着水分子数量的增加，结构的稳定性逐渐增强;客体分子能和笼型结构形成稳定的化合物并且增加笼的稳定性;对于单笼结构和半满状态的双笼结构，随着客体烷烃分子碳原子数的增加，结构稳定性以及客体分子与主体水笼之间的相互作用都逐渐增强。