New microporous materials for acetylene storage and C2H2/CO2 separation: Insights from molecular simulations

ChemPhysChem

Volumn 11, Issue 10, 2010, Pages 2220-2229

  Fischer, Michael ^a   Hoffmann, Frank ^a   Fröba, Michael ^a  

^a UNIVERSITY OF HAMBURG   (Germany)

Author keywords

Acetylene; Adsorption; Metal organic frameworks; Microporous materials; Molecular modeling

Indexed keywords

ACETYLENE; ADSORPTION; CARBON DIOXIDE; CRYSTAL STRUCTURE; DIGITAL STORAGE; INTELLIGENT SYSTEMS; LIGHTING; MAGNESIUM COMPOUNDS; MICROPOROSITY; MOLECULAR MODELING; MONTE CARLO METHODS; ORGANIC POLYMERS; ORGANOMETALLICS;

AB INITIO CALCULATIONS; ADSORPTION CHARACTERISTIC; ADSORPTION SELECTIVITY; GRAND CANONICAL MONTE CARLO SIMULATION; ISOSTERIC HEAT OF ADSORPTION; METAL ORGANIC FRAMEWORK; MOLECULAR SIMULATIONS; STRUCTURAL IMPERFECTIONS;

MICROPOROUS MATERIALS;

EID: 77954806698     PISSN: 14394235     EISSN: 14397641     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cphc.201000126     Document Type: Article

References (80)

1. R. E. Morris, P. S. Wheatley, Angew. Chem. 2008, 120, 5044-5059
2. R. E. Morris, P. S. Wheatley Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 4966-4981.
3. L. J. Murray, M. Dincǎ, J.R. Long, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1294-1314.
4. J. Li, R. J. Kuppler, H. Zhou, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1477-1504.
5. J. Lee, O. K. Farha, J. Roberts, K. A. Scheidt, S. T. Nguyen, J. T. Hupp, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1450-1459.
6. L. Ma, C. Abney, W. Lin, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1248-1256.
7. D. Farrusseng, S. Aguado, C. Pinel, Angew. Chem. 2009, 121, 7638-7649
8. D. Farrusseng, S. Aguado, C. Pinel Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 7502-7513.
9. M. D. Allendorf, C. A. Bauer, R. K. Bhakta, R. J. Houk, Chem. Soc. Rev. 2009,38,1330-1352.
10. J. L. C. Rowsell, O. M. Yaghi, Angew. Chem. 2005, 117, 4748-4758
11. J. L. C. Rowsell, O. M. Yaghi Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 4670-4679.
12. A. W. C. van den Berg, C. O. Aren, Chem. Commun. 2008, 668-681.
13. K. M. Thomas, Dalton Trans. 2009, 1487-1505.
14. I. Senkovska, S. Kaskel, Microporous Mesoporous Mater. 2008, 112, 108-115.
15. S. Ma, D. Sun, J. M. Simmons, C. D. Collier, D. Yuan, H. Zhou, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1012-1016.
16. H. Wu, W. Zhou, T. Yildirim, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4995-5000.
17. Y. Bae, O. K. Farha, A. M. Spokoyny, C. A. Mirkin, J. T. Hupp, R. Q. Snurr, Chem. Commun. 2008, 4135-4137.
18. Y. Bae, K. L. Mulfort, H. Frost, P. Ryan, S. Punnathanam, L. J. Broadbelt, J. T. Hupp, R. Q. Snurr, Langmuir 2008, 24, 8592-8598.
19. B. Mu, F. Li, K. S. Walton, Chem. Commun. 2009, 2493-2495.
20. S. Couck, J. F. Denayer, G. V. Baron, T. R my, J. Gascon, F. Kapteijn, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6326-6327.
21. J. R. Karra, K. S. Walton, Langmuir 2008, 24, 8620-8626.
22. A. R. Millward, O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17998-17999.
23. S. R. Caskey, A. G. Wong-Foy, A. J. Matzger, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10870-10871.
24. A. Demessence, D. M. D'Alessandro, M. L. Foo, J. R. Long, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8784-8786.
25. A. Yazaydin, A. I. Benin, S. A. Faheem, P. Jakubczak, J. J. Low, R. R. Willis, R. Q. Snurr, Chem. Mater. 2009, 21, 1425-1430.
26. R. Matsuda, R. Kitaura, S. Kitagawa, Y. Kubota, R. V. Belosludov, T. C. Ko-Bayashi, H. Sakamoto, T. Chiba, M. Takata, Y. Kawazoe, Y. Mita, Nature 2005,436,238-241.
27. D. G. Samsonenko, H. Kim, Y. Sun, G. Kim, H. Lee, K. Kim, Chem. Asian J. 2007,2,484-488.
28. D. Tanaka, M. Higuchi, S. Horike, R. Matsuda, Y. Kinoshita, N. Yanai, S. Kitagawa, Chem. Asian J. 2008, 3, 1343-1349.
29. J. Li, Y. Tao, Q. Yu, X. Bu, H. Sakamoto, S. Kitagawa, Chem. Eur. J. 2008, 14,2771-2776.
30. J. Zhang, S. Kitagawa, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 907-917.
31. J. Zhang, X. Chen, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5516-5521.
32. S. Xiang, W. Zhou, J. M. Gallegos, Y. Liu, B. Chen, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131,12415-12419.
33. Y. Hu, S. Xiang, W. Zhang, Z. Zhang, L. Wang, J. Bai, B. Chen, Chem. Commun. 2009, 7551-7553.
34. D. Breck, W. Eversole, R. Milton, T. Reed, T. Thomas, J. Am. Chem. Soc. 1956,78,5963-5972.
35. B. L. Newalkar, N. V. Choudary, P. Kumar, S. Komarneni, T. S. Bhat, Chem. Mater. 2002, 14, 304-309.
36. C. R. Reid, K. M. Thomas, Langmuir 1999, 15, 3206-3218.
37. S. Lim, H. Kim, N. Selvapalam, K. Kim, S. J. Cho, G. Seo, K. Kim, Angew. Chem. 2008, 120, 3400-3403
38. S. Lim, H. Kim, N. Selvapalam, K. Kim, S. J. Cho, G. Seo, K. Kim Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 3352-3355.
39. S. Keskin, J. Liu, R. B. Rankin, J. K. Johnson, D. S. Sholl, Ind. Eng. Chem. Res. 2009, 48, 2355-2371.
40. T. D ren, Y. Bae, R. Q. Snurr, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1237-1247.
41. S. S. Han, J. L. Mendoza-Cortés, W. A. Goddard, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1460-1476.
42. S. Keskin, D. S. Sholl, Langmuir 2009, 25, 11786-11795.
43. M. Tafipolsky, S. Amirjalayer, R. Schmid, Microporous Mesoporous Mater. 2010,129,304-318.
44. P. K. Ghorai, S. Yashonath, P. Demontis, G. B. Suffritti, J. Am. Chem. Soc. 2003,125,7116-7123.
45. S. Gautam, S. Mitra, R. Mukhopadhyay, S. L. Chaplot, Phys. Rev. E 2006, 74,041202.
46. Materials Studio Version 4.4, Accelrys Inc., San Diego 2009.
47. M. P. Allen, D. J. Tildesley, Computer Simulation of Liquids, Clarendon Press, Oxford 1987.
48. D. Frenkel, B. Smit, Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications, Academic Press, San Diego 2002.
49. B. Delley, J. Chem. Phys. 1990, 92, 508-517.
50. B. Delley, J. Chem. Phys. 2000, 113, 7756-7764.
51. R. D. Johnson, NIST Computational Chemistry Comparison and Benchmark Database, NIST Standard Reference Database Number 101; www.cccbdb.nist.gov; accessed 01/2010.
52. U. C. Singh, P. A. Kollman, J. Comput. Chem. 1984, 5, 129-145.
53. F. Jensen, Introduction to Computational Chemistry, John Wiley & Sons, Ltd, Chichester 2007.
54. W. L. Jorgensen, J. D. Madura, C. J. Swenson, J. Am. Chem. Soc. 1984, 106,6638-6646.
55. A. García-Sánchez, C. O. Ania, J. B. Parra, D. Dubbeldam, T. J. Vlugt, R. Krishna, S. Calero, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 8814-8820.
56. J. J. Potoff, J. I. Siepmann, AIChE J. 2001, 47, 1676-1682.
57. A. K. Rappe, C. J. Casewit, K. S. Colwell, W. A. Goddard, W. M. Skiff, J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 10024-10035.
58. In typical studies of Zn-containing MOFs, the performance of the UFF is compared to the DREIDING force field (see refs. [35, 56]). For the systems considered here, such a comparison would be pointless, as the DREIDING force field contains no parameters for copper and magnesium.
59. C. Campañá, B. Mussard, T. K. Woo, J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2866-2878.
60. M. Fischer, F. Hoffmann, M. Frçba, ChemPhysChem 2009, 10, 2647-2657.
61. Q. Yang, C. Zhong, ChemPhysChem 2006, 7, 1417-1421.
62. J. Liu, R. B. Rankin, J. K. Johnson, Mol. Simul. 2009, 35, 60-69.
63. A. L. Myers, J. M. Prausnitz, AIChE J. 1965, 11, 121-127.
64. J. A. Rood, B. C. Noll, K. W. Henderson, Inorg. Chem. 2006, 45, 5521-5528.
65. S. S. Chui, S. M. Lo, J. P. Charmant, A. G. Orpen, I. D. Williams, Science 1999,283,1148-1150.
66. J. Liu, J. T. Culp, S. Natesakhawat, B. C. Bockrath, B. Zande, S. G. Sankar, G. Garberoglio, J. K. Johnson, J. Phys. Chem. C 2007, 111, 9305-9313.
67. M. Hartmann, S. Kunz, D. Himsl, O. Tangermann, S. Ernst, A. Wagener, Langmuir 2008, 24, 8634-8642.
68. N. Lamia, M. Jorge, M. A. Granato, F. A. Almeida Paz, H. Chevreau, A. E. Rodrigues, Chem. Eng. Sci. 2009, 64, 3246-3259.
69. A. Zecchina, S. Bordiga, L. Regli, F. Bonino, E. Groppo, C. Lamberti, B. Xiao, P. S. Wheatley, R. E. Morris, Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 2676-2685.
70. V. K. Peterson, Y. Liu, C. M. Brown, C. J. Kepert, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128,15578-15579.
71. C. M. Brown, Y. Liu, T. Yildirim, V. K. Peterson, C. J. Kepert, Nanotechnology 2009, 20, 204025.
72. Q. M. Wang, D. Shen, M. B low, M. L. Lau, S. Deng, F. R. Fitch, N. O. Lemcoff, J. Semanscin, Microporous Mesoporous Mater. 2002, 55, 217-230.
73. P. D. Dietzel, R. E. Johnsen, H. Fjellvåg, S. Bordiga, E. Groppo, S. Chavan, R. Blom, Chem. Commun. 2008, 5125-5127.
74. J. Lagona, P. Mukhopadhyay, S. Chakrabarti, L. Isaacs, Angew. Chem. 2005,117,4922-4949
75. J. Lagona, P. Mukhopadhyay, S. Chakrabarti, L. Isaacs Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 4844-4870.
76. K. Kim, N. Selvapalam, Y. H. Ko, K. M. Park, D. Kim, J. Kim, Chem. Soc. Rev. 2007,36,267-279.
77. Z. Wang, S. M. Cohen, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1315-1329.
78. J. An, R. P. Fiorella, S. J. Geib, N. L. Rosi, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8401-8403.
79. M. G. Martin, J. I. Siepmann, J. Phys. Chem. B 1998, 102, 2569-2577.
80. T. Watanabe, S. Keskin, S. Nair, D. S. Sholl, Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11,11389-11394.