随着我国能源结构的不断调整,天然气作为一种清洁高效的一次能源在能源领域中的应用比例逐年攀升。天然气的储存对我国的能源发展具有重要的战略意义,探寻天然气的高密度储存方法是天然气应用领域至关重要的环节之一。多孔介质水合物法甲烷储存将多孔介质引入水合物生成体系中,改变了甲烷水合物的生成空间,具有储量大、储存稳定、成核速度快以及生长可逆等优点。探索多孔介质中水合物的生成机理,对多孔介质水合物法储存天然气具有重要的意义。本文选用MIL-101（Cr）作为多孔介质。首先,利用水热合成法合成材料,并进行微观结构表征,结果表明合成的材料结晶较好,几乎不含杂质。其次,在不同温度、压力及含水量下,利用多孔介质高压气体吸附实验装置对活化后的材料进行甲烷气体吸附和水合物生成实验。实验结果表明MIL-101（Cr）在水存在的情况下吸附甲烷会产生甲烷水合物,提高对甲烷的吸附储存能力。与干材料相比,吸附量最高可提高58%。多孔介质中水合物的生成是温度、压力及含水量耦合作用的结果。随着甲烷水合物在多孔介质中的生成,体系动力学速率发生突增,甲烷储存变快。再次,利用分子动力学模拟探讨了甲烷水合物在MIL-101（Cr）生成的微观机理。多孔介质中甲烷水合物生成过程主要分为三个步骤:第一步是甲烷分子在体系中不断扩散,溶解并均匀分布在多孔介质中;第二步是晶粒间逐渐开始形成水合物核,甲烷分子从多孔介质孔道内向水合物相运动以促进水合物形成;第三步是晶粒间水合物开始生长,逐渐出现较多的水合物笼型结构。模拟结果表明在MIL-101（Cr）晶粒间比孔道内更容易形成水合物。最后,对比了甲烷水合物在MIL-101（Cr）体系与自由体系中的生成,发现多孔介质的引入使体系的热力学性质更为稳定。多孔介质影响了甲烷水合物的生成空间,使水合物笼子半径变小,水合物生成速率变快。