Tuning the metal binding energy and hydrogen storage in alkali metal decorated MOF-5 through boron doping: A theoretical investigation

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 115, Issue 34, 2011, Pages 16984-16991

  Srinivasu, K ^a   Ghosh, Swapan K ^a  

^a BHABHA ATOMIC RESEARCH CENTRE   (India)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AB INITIO QUANTUM CHEMICAL CALCULATIONS; ADSORPTION ENTHALPIES; BENZENE RING; BORON ATOM; BORON-DOPING; CARBON ATOMS; CARBON RINGS; CLUSTERING PROBLEMS; GRAVIMETRIC DENSITY; HIGH CONCENTRATION; HYDROGEN ADSORPTION; HYDROGEN MOLECULE; INTERACTION ENERGIES; LINKING GROUPS; LITHIUM ATOMS; METAL BINDING; METAL COHESIVE ENERGY; METAL SITES; MOLECULAR HYDROGEN; PERIODIC SYSTEM; THEORETICAL INVESTIGATIONS; ZERO TEMPERATURES;

ATOMS; BENZENE; BORON; BORON COMPOUNDS; CALCULATIONS; COMPLEXATION; GAS ADSORPTION; HYDROGEN; HYDROGEN STORAGE; JAVA PROGRAMMING LANGUAGE; LIGHT METALS; LITHIUM; METAL IONS; METALS; MOLECULAR PHYSICS; POTENTIAL ENERGY; QUANTUM CHEMISTRY;

BINDING ENERGY;

EID: 80052165557     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp2035218     Document Type: Article

References (76)

1. Corma, A. Chem. Rev. 1997, 97, 2373-2419
2. Davis, M. E. Nature 2002, 417, 813-821
3. Chae, H. K.; Siberio-Pérez, D. Y.; Kim, J.; Go, Y.; Eddaoudi, M.; Matzger, A. J.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Nature 2004, 427, 523-527
4. Feréy, G. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 191-214
5. Yaghi, O. M.; Li, G.; Li, H. Nature 1995, 378, 703-706
6. Rowsell, J. L. C.; Yaghi, O. M. Microporous Mesoporous Mater. 2004, 73, 3-14
7. James, S. L. Chem. Soc. Rev. 2003, 32, 276-288
8. Ma, S.; Yuan, D.; Chang, J.-S.; Zhou, H.-C. Inorg. Chem. 2009, 48, 5398-5402
9. An, J.; Rosi, N. L. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 5578-5579
10. Liu, Y.; Liu, H.; Hu, Y.; Jiang, J. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 2820-2827
11. Britt, D.; Furukawa, H.; Wang, B.; Glover, T. G.; Yaghi, O. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 20637-20640
12. Maes, M.; Vermoortele, F.; Alaerts, L.; Couck, S.; Kirschhock, C. E. A.; Denayer, J. F. M.; De Vos, D. E. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 15277-15285
13. Farrusseng, D.; Aguado, S.; Pinel, C. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 7502-7513
14. Corma, A.; García, H.; Xamena, L. i. Chem. Rev. 2010, 110, 4606-4655
15. Lan, A.; Li, K.; Wu, H.; Olson, D. H.; Emge, T. J.; Ki, W.; Hong, M.; Li, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 2334-2338
16. Wang, Y.-T.; Tang, G.-M.; Wei, Y.-Q.; Qin, T.-X.; Li, T.-D.; He, C.; Ling, J.-B.; Long, X.-F.; Ng, S. W. Cryst. Growth Des. 2010, 10, 25-28
17. Horcajada, P.; Chalati, T.; Serre, C.; Gillet, B.; Sebrie, C.; Baati, T.; Eubank, J. F.; Heurtaux, D.; Clayette, P.; Kreuz, C. Nat. Mater. 2010, 9, 172-178
18. Rosi, N. L.; Eckert, J.; Eddaoudi, M.; Vodak, D. T.; Kim, J.; O'keeffe, M.; Yaghi, O. M. Science 2003, 300, 1127-1129
19. Rowsel, J. L. C.; Yaghi, O. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 4670-4679
20. Muller, T.; Ceder, G. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 17974-17983
21. Reilly, J. J. Metal Hydrides as Hydrogen Storage and their Applications; CRC Press: Cleveland, OH, 1977; Vol. 2, p 13.
22. Orimo, S.-I.; Nakamori, Y.; Eliseo, J. R.; ZÜttel, A.; Jensen., C. M. Chem. Rev. 2007, 107, 4111-4132
23. Lee, H.; Lee, J.-W.; Kim, D. Y.; Park, J.; Seo, Y.-T. Nature 2005, 434, 743-746
24. McKeown, N. B.; Gahnem, B.; Msayib, K. J.; Budd, P. M.; Tattershall, C. E.; Mahmood, K.; Tan, S.; Book, D.; Langmi, H. W.; Walton, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 1804-1807
25. Chattaraj, P. K.; Bandaru, S.; Mondal, S. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 187-193
26. Rowsel, J. L. C.; Millward, A. R.; Park, K. S.; Yaghi, O. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 5666-5667
27. Sillar, K.; Hofmann, A.; Sauer, J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4143-4150
28. Han, S. S.; Furukawa, H.; Yaghi, O. M.; Goddard, W. A., III. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 11580-11581
29. Frost, H.; Snurr, R. Q. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 18794-18803
30. Klontzas, E.; Tylianakis, E.; Froudakis, G. E. Nano Lett. 2010, 10, 452-454
31. Dillon, A. C.; Jones, K. M.; Bekkedahl, T. A.; Kiang, C. H.; Bethune, D. S.; Heben, M. J. Nature 1997, 386, 377-379
32. Patchkovskii, S.; Tse, J. S.; Yurchenko, S. N.; Zhechkov, L.; Heine, T.; Seifert, G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 10439-10444
33. Züttel, A.; Sudan, P.; Mauron, Ph.; Kiyobayashi, T.; Emmenegger, Ch.; Schlapbach, L. Int. J. Hydrogen Energy 2002, 27, 203-212
34. Srinivasu, K.; Ghosh, S. K. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 1450-1456
35. Froudakis, G. E. J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, R453-R465
36. Lochan, R. C.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 1357-1370
37. Y.; Kim, Y.-H.; Dillon, A. C.; Heben, J. M.; Zhang, S. B. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 155504
38. Sun, Q.; Jena, P.; Wang, Q.; Marquez, M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 9741-9745
39. Chandrakumar, K. R. S.; Ghosh, S. K. Nano Lett. 2008, 8, 13-19
40. Chandrakumar, K. R. S.; Srinivasu, K.; Ghosh, S. K. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 15670-15679
41. Sun, Y. Y.; Lee, K.; Kim, Y. -H.; Zhang, S. B. Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 033109
42. Kaye, S. S.; Long, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 806-807
43. Maark, T. A.; Pal, S. Int. J. Hydrogen Energy 2010, 35, 12846-12857
44. Klontzas, E.; Mavrandonakis, A.; Tylianakis, E.; Froudakis, G. E. Nano Lett. 2008, 8, 1572-1576
45. Srinivasu, K.; Ghosh, S. K.; Chandrakumar, K. R. S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 5832-5839
46. Froudakis, G. E. Nano Lett. 2001, 1, 531-533
47. Han, S. S.; Goddard, W. A., III. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 8422-8423
48. Blomqvist, A.; Araú'jo, C. M.; Srepusharawoot, P.; Ahuja, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 20173-20176
49. Lan, J.; Cao, D.; Wang, W. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 3108-3114
50. Cao, D.; Lan, J.; Wang, W.; Smit, B. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 4730-4733
51. Mulfort, K. L.; Hupp, J. T. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 9604-9605
52. Wu, M. M.; Wang, Q.; Sun, Q.; Jena, P.; Kawazoe, Y. J. Chem. Phys. 2010, 133, 154706
53. Venkataramanan, N. S.; Sahara, R.; Mizuseki, H.; Kawazoe, Y. Int. J. Mol. Sci. 2009, 10, 1601-1608
54. Nöth, H.; Schmidt, M. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1996, 35, 292-293
55. Zou, X.; Zhou, G.; Duan, W.; Choi, K.; Ihm, J. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 13402-13407
56. Schmidt, M. W.; Baldridge, K. K.; Boatz, J. A.; Elbert, S. T.; Gordon, M. S.; Jensen, J. H.; Koseki, S.; Matsunga, N.; Nguyen, K. A.; Su, S. J.; Dupuis, M.; Montgomery, J. A. J. Comput. Chem. 1993, 14, 1347-1363
57. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789
58. Perdew, J. P.; Wang, Y. Phys. Rev. B 1992, 45, 13244-13249
59. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, revision C.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
60. Allouche, A. R. J. Comput. Chem. 2011, 32, 174-182
61. Schaftenaar, G.; Noordik, J. H. J. Comput.-Aided Mol. Des. 2000, 14, 123-134
62. Boys, S. F.; Bernardi, F. Mol. Phys. 1970, 19, 553-566
63. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1993, 47, 558-561
64. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1994, 49, 14251-14269
65. Kresse, G.; Furthmüller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169-11186
66. Kresse, G.; Furthmüller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15-50
67. Blöchl, P. E. Phys. Rev. B 1994, 50, 17953-17979
68. Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59, 1758-1775
69. Tang, W.; Sanville, E.; Henkelman, G. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 084204
70. Sanville, E.; Kenny, S. D.; Smith, R.; Henkelman, G. J. Comput. Chem. 2007, 28, 899-908
71. Henkelman, G.; Arnaldsson, A.; Jónsson, H. Comput. Mater. Sci. 2006, 36, 254-360
72. Berndt, A.; Hofmann, M.; Siebert, W.; Wrackmeyer, B. In Molecular Clusters of the Main Group Elements; Driess, M.; Nöth., H., Eds.; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2004, pp 267-306.
73. Hoffmann, R.; Schleyer, P.v.R.; Schaefer, H. F., III. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 7164-7167
74. Schleyer, P.v.R.; Maerker, C.; Dransfeld, A.; Jiao, H.; Hommes, N. J. R. v. E. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 6317-6318
75. Chen, Z.; Wannere, C. S.; Corminboeuf, C.; Puchta, R.; Schleyer, P.v. R. Chem. Rev. 2005, 105, 3842-3888
76. Israelachvili, J. N. Intermolecular and Surface Forces; Academic Press: New York, 1992.