Interaction of molecular hydrogen with open transition metal centers for enhanced binding in metal-organic frameworks: A computational study

Inorganic Chemistry

Volumn 47, Issue 10, 2008, Pages 4032-4044

  Lochan, Rohini C ^a   Khaliullin, Rustam Z ^a   Head Gordon, Martin ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 43949147475     PISSN: 00201669     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic701625g     Document Type: Article

References (100)

1. Fichtner, M. Adv. Eng. Mater. 2005, 7, 443-455.
2. Schlapbach, L. MRS Bull. 2002, 27, 675.
3. Zhou, L. Renewable Sustainable Energy Rev. 2005, 9, 395-408.
4. Zuttel, A. Naturwissenschaften 2004, 91, 157-172.
5. Rowsell, J. L. C.; Yaghi, O. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 4670-4679.
6. Rosi, N. L.; Eckert, J.; Eddaoudi, M.; Vodak, D. T.; Kim, J.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Science 2003, 300, 1127-1129.
7. Wong-Foy, A. G.; Matzger, A. J.; Yaghi, O. M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3494-3495.
8. Frost, H.; Duren, T.; Snurr, R. Q. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 9565-9570.
9. Explanations of FreedomCAR/DOE hydrogen storage technical targets. http://www.eere.energy.gov./hydrogenandfuelcells/pdfs/freedom- car_target_explanations.pdf, Jan 2005.
10. Yang, Q. Y.; Zhong, C. L. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 655-658.
11. Rowsell, J. L. C.; Eckert, J.; Yaghi, O. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 14904-14910.
12. Kubota, Y.; Takata, M.; Matsuda, R.; Kitaura, R.; Kitagawa, S.; Kato, K.; Sakata, M.; Kobayashi, T. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 920-923.
13. Garberoglio, G.; Skoulidas, A. I.; Johnson, J. K. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 13094-13103.
14. Sagara, T.; Klassen, J.; Ortony, J.; Ganz, E. J. Chem. Phys. 2005, 123, 014701.
15. Yang, Q. Y.; Zhong, C. L. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 11862-11864.
16. Hamel, S.; Cote, M. J. Chem. Phys. 2004, 121, 12618-12625.
17. Lochan, R. C.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 1357-1370.
18. Sun, Q.; Jena, P.; Wang, Q.; Marquez, M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 9741-9745.
19. Yildirim, T.; Ciraci, S. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 175501.
20. Yildirim, T.; Iniguez, J.; Ciraci, S. Phys. Rev. B 2005, 72, 153403.
21. Zhao, Y. F.; Kim, Y. H.; Dillon, A. C.; Heben, M. J.; Zhang, S. B. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 155504.
22. Chen, B. L.; Ockwig, N. W.; Millward, A. R.; Contreras, D. S.; Yaghi, O. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 4745-4749.
23. Dinca, M.; Long, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9376-9377.
24. Kaye, S. S.; Long, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6506-6507.
25. Rosi, N. L.; Kim, J.; Eddaoudi, M.; Chen, B. L.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1504-1518.
26. Chui, S. S. Y.; Lo, S. M. F.; Charmant, J. P. H.; Orpen, A. G.; Williams, I. D. Science 1999, 283, 1148-1150.
27. Kitaura, R.; Onoyama, G.; Sakamoto, H.; Matsuda, R.; Noro, S.; Kitagawa, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 2684-2687.
28. Kitagawa, S.; Noro, S.; Nakamura, T. Chem. Commun. 2006, 701-707.
29. Ma, S. Q.; Zhou, H. C. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 11734-11735.
30. Kubas, G. J. Metal Dihydrogen and [Sigma]-bond Complexes: [Structure, Theory, and Reactivity]; Kluwer Academic/Plenum Publishers: New York, 2001.
31. Kubas, G. J. Chem. Rev. 2007, 107, 4152-4205.
32. Kubas, G. J.; Ryan, R. R.; Swanson, B. I.; Vergamini, P. J.; Wasserman, H. J. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 451-452.
33. Maseras, F.; Lledos, A.; Clot, E.; Eisenstein, O. Chem. Rev. 2000, 100, 601-636.
34. Crabtree, R. H. Angew. Chem., Int. Ed. Eng. 1993, 32, 789-805.
35. Jessop, P. G.; Morris, R. H. Coord. Chem. Rev. 1992, 121, 155-284.
36. McGrady, G. S.; Guilera, G. Chem. Soc. Rev. 2003, 32, 383-392.
37. Andrews, L. Chem. Soc. Rev. 2004, 33, 123-132.
38. Lin, Z. Y.; Hall, M. B. Coord. Chem. Rev. 1994, 135, 845-879.
39. Heinekey, D. M.; Lledos, A.; Lluch, J. M. Chem. Soc. Rev. 2004, 33, 175-182.
40. Transition Metal Hydrides; Dedieu, A., Ed.; VCH Publishers, Inc.: New York, 1992.
41. Musaev, D. G.; Morokuma, K. Adv. Chem. Phys. 1996, 95, 61-128; Vol. 95, Surface Properties.
42. Frenking, G.; Frohlich, N. Chem. Rev. 2000, 100, 717-774.
43. Coe, B. J.; Glenwright, S. J. Coord. Chem. Rev. 2000, 203, 5-80.
44. Ehlers, A. W.; Dapprich, S.; Vyboishchikov, S. F.; Frenking, G. Organometallics 1996, 15, 105-117.
45. Gagliardi, L.; Pyykko, P. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 15014-15015.
46. Rees, B.; Coppens, P. Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci. 1973, B 29, 2516-2528.
47. Sickafoose, S. M.; Breckenridge, S. M.; Kukolich, S. G. Inorg. Chem. 1994, 33, 5176-5179.
48. Kukolich, S. G.; Sickafoose, S. M.; Flores, L. D.; Breckenridge, S. M. J. Chem. Phys. 1994, 100, 6125-6128.
49. Kukolich, S. G. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5512-5514.
50. Hunter, A. D.; Shilliday, L.; Furey, W. S.; Zaworotko, M. J. Organometallics 1992, 11, 1550-1560.
51. Suresh, C. H.; Koga, N.; Gadre, S. R. Organometallics 2000, 19, 3008-3015.
52. Low, A. A.; Hall, M. B. Int. J. Quantum Chem. 2000, 77, 152-160.
53. Schleyer, P. V.; Kiran, B.; Simion, D. V.; Sorensen, T. S. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 510-513.
54. Simion, D. V.; Sorensen, T. S. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7345-7352.
55. Li, Y.; McGrady, J. E.; Baer, T. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4487-4494.
56. Walsh, E. F.; George, M. W.; Goff, S.; Nikiforov, S. M.; Popov, V. K.; Sun, X. Z.; Poliakoff, M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 19425-19429.
57. Goff, S. E. J.; Nolan, T. F.; George, M. W.; Poliakoff, M. Organometallics 1998, 17, 2730-2737.
58. Hunter, A. D.; Mozol, V.; Tsai, S. D. Organometallics 1992, 11, 2251-2262.
59. Kaye, S. S.; Dinca, M.; Long, J. R. Private communication, 2006.
60. Parr, R. G.; Yang, W. Density-functional theory of atoms and molecules; Oxford: New York, 1989.
61. Nemcsok, D. S.; Kovacs, A.; Rayon, V. M.; Frenking, G. Organometallics 2002, 21, 5803-5809.
62. Shao, Y.; Molnar, L. F.; Jung, Y.; Kussmann, J.; Ochsenfeld, C.; Brown, S. T.; Gilbert, A. T. B.; Slipchenko, L. V.; Levchenko, S. V.; O'Neill, D. P.; DiStasio, R. A.; Lochan, R. C.; Wang, T.; Beran, G. J. O.; Besley, N. A.; Herbert, J. M.; Lin, C. Y.; Van Voorhis, T.; Chien, S. H.; Sodt, A.; Steele, R. P.; Rassolov, V. A.; Maslen, P. E.; Korambath, P. P.; Adamson, R. D.; Austin, B.; Baker, J.; Byrd, E. F. C.; Dachsel, H.; Doerksen, R. J.; Dreuw, A.; Dunietz, B. D.; Dutoi, A. D.; Furlani, T. R.; Gwaltney, S. R.; Heyden, A.; Hirata, S.; Hsu, C. P.; Kedziora, G.; Khalliulin, R. Z.; Klunzinger, P.; Lee, A. M.; Lee, M. S.; Liang, W.; Lotan, I.; Nair, N.; Peters, B.; Proynov, E. I.; Pieniazek, P. A.; Rhee, Y. M.; Ritchie, J.; Rosta, E.; Sherrill, C. D.; Simmonett, A. C.; Subotnik, J. E.; Woodcock, H. L.; Zhang, W.; Bell, A. T.; Chakraborty, A. K.; Chipman, D. M.; Keil, F. J.; Warshel, A.; Hehre, W. J.; Schaefer, H. F.; Kong, J.; Krylov, A. I.; Gill, P. M. W.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 3172-3191.
63. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100.
64. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822-8824.
65. Ziegler, T. Pure Appl. Chem. 1991, 63, 873-878.
66. Ziegler, T. Chem. Rev. 1991, 91, 651-667.
67. Frenking, G.; Wagener, T. Transition Metal Chemistry. In Encyclopedia of Computational Chemistry; Wiley: New York, 1998.
68. Torrent, M.; Sola, M.; Frenking, G. Chem. Rev. 2000, 100, 439-493.
69. Furche, F.; Perdew, J. P. J. Chem. Phys. 2006, 124, 044103.
70. Hyla-Kryspin, I.; Grimme, S. Organometallics 2004, 23, 5581-5592.
71. Buhl, M.; Kabrede, H. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 1282-1290.
72. Gonzalez-Blanco, O.; Branchadell, V. J. Chem. Phys. 1999, 110, 778-783.
73. Jonas, V.; Thiel, W. J. Chem. Phys. 1996, 105, 3636-3648.
74. Szilagyi, R. K.; Frenking, G. Organometallics 1997, 16, 4807-4815.
75. Li, J.; Ziegler, T. Organometallics 1996, 15, 3844-3849.
76. Krishnan, R.; Binkley, J. S.; Seeger, R.; Pople, J. a. J. Chem. Phys. 1980, 72, 650-654.
77. Mclean, A. D.; Chandler, G. S. J. Chem. Phys. 1980, 72, 5639-5648.
78. Dolg, M.; Wedig, U.; Stoll, H.; Preuss, H. J. Chem. Phys. 1987, 86, 2123-2131.
79. Andrae, D.; Haussermann, U.; Dolg, M.; Stoll, H.; Preuss, H. Theor. Chim. Acta 1990, 77, 123-141.
80. Rosa, A.; Ehlers, A. W.; Baerends, E. J.; Snijders, J. G.; Velde, G. T. J. Phys. Chem. 1996, 100, 5690-5696.
81. Lochan, R. C.; Shao, Y. H.; Head-Gordon, M. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 988-1003.
82. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 1372-1377.
83. Raghavachari, K.; Trucks, G. W.; Pople, J. A.; Head-Gordon, M. Chem. Phys. Lett. 1989, 157, 479-483.
84. Frenking, G.; Antes, I.; Böhme, M.; Dapprich, S.; Ehlers, A. W.; Jonas, V.; Neuhaus, A.; Otto, M.; Stegmann, R.; Veldkamp, A.; Vyboishchikov, S. F. Pseudopotential Calculations of Transition Metal Compunds: Scope and Limitations. In Reviews in Computational Chemistry; Lipkowitz, K. B., Boyd, D. B., Eds.; VCH Publishers, Inc.: New York, 1996; Vol. 8.
85. Khaliullin, R. Z.; Cobar, E. A.; Lochan, R. C.; Head-Gordon, M.; Bell, A. T. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 8753-8765.
86. Morokuma, K. J. Chem. Phys. 1971, 55, 1236.
87. Stoll, H.; Wagenblast, G.; Preuss, H. Theor. Chim. Acta 1980, 57, 169-178.
88. Khaliullin, R. Z.; Head-Gordon, M.; Bell, A. T. J. Chem. Phys. 2006, 124, 204105.
89. Nagata, T.; Takahashi, O.; Saito, K.; Iwata, S. J. Chem. Phys. 2001, 115, 3553-3560.
90. Gianinetti, E.; Vandoni, I.; Famulari, A.; Raimondi, M. Adv. Quantum Chem. 1998, 31, 251.
91. Liang, W. Z.; Head-Gordon, M. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 3206-3210.
92. Bitterwolf, T. E. Polyhedron 1988, 7, 1377-1382.
93. Banister, J.a.; Lee, P. D.; Poliakoff, M. Organometallics 1995, 14, 3876-3885.
94. Zheng, Y. F.; Wang, W. H.; Lin, J. G.; She, Y. B.; Fu, K. J. J. Phys. Chem. 1992, 96, 9821-9827.
95. Albright, T.a.; Hofmann, P.; Hoffmann, R. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 7546-7557.
96. Chinn, J. W.; Hall, M. B. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 4930-4941.
97. Semmelhack, M. F.; Garcia, J. L.; Cortes, D.; Farina, R.; Hong, R.; Carpenter, B. K. Organometallics 1983, 2, 467-469.
98. Muetterties, E. L.; Bleeke, J. R.; Wucherer, E. J.; Albright, T.A. Chem. Rev. 1982, 82, 499-525.
99. Dapprich, S.; Frenking, G. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1995, 34, 354-357.
100. Weck, P. F.; Dhilip Kumar, T. J. J. Chem. Phys. 2007, 126, 094703.