Boron-nitrogen-hydrogen (BNH) compounds: Recent developments in hydrogen storage, applications in hydrogenation and catalysis, and new syntheses

Energy and Environmental Science

Volumn 5, Issue 11, 2012, Pages 9257-9268

  Huang, Zhenguo ^a   Autrey, Tom ^b  

^a UNIVERSITY OF WOLLONGONG   (Australia)

^b PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BORON CHEMISTRY; DIHYDROGEN; HYDROGEN EVOLUTION;

BORON; CATALYSIS; HYDROGEN; HYDROGENATION;

HYDROGEN STORAGE;

AMMONIUM; BORON; CATALYSIS; HYDROGEN; NITROGEN; STORAGE;

EID: 84867649475     PISSN: 17545692     EISSN: 17545706     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c2ee23039a     Document Type: Review

References (149)

1. H. C. Brown, Boranes in Organic Chemistry, Cornell University Press, Ithaca, NY, 1972, pp. 41-49
2. A. Dequasie, The Green Flame: Surviving Government Secrecy, American Chemical Society, Washington DC, 1991
3. H. C. Brown H. I. Schlesinger I. Sheft D. M. Ritter J. Am. Chem. Soc. 1953 75 192
4. H. I. Schlesinger H. C. Brown J. R. Gilbreath J. J. Katz J. Am. Chem. Soc. 1953 75 195
5. H. I. Schlesinger H. C. Brown A. E. Finholt J. Am. Chem. Soc. 1953 75 205
6. H. I. Schlesinger H. C. Brown J. Am. Chem. Soc. 1953 75 219
7. H. I. Schlesinger H. C. Brown E. K. Hyde J. Am. Chem. Soc. 1953 75 209
8. H. I. Schlesinger H. C. Brown A. E. Finholt J. R. Gilbreath H. R. Hoekstra E. K. Hyde J. Am. Chem. Soc. 1953 75 215
9. J. M. Abboud B. Németh J. -C. Guillemin P. Burk A. Adamson E. R. Nerut Chem.-Eur. J. 2012 18 3981
10. Z. T. Xiong G. T. Wu Y. S. Chua J. J. Hu T. He W. L. Xu P. Chen Energy Environ. Sci. 2008 1 360
11. D. J. Heldebrant A. Karkamkar J. C. Linehan T. Autrey Energy Environ. Sci. 2008 1 156
12. T. He H. Wu G. Wu J. Wang W. Zhou Z. Xiong J. Chen T. Zhang P. Chen Energy Environ. Sci. 2012 5 5686
13. X. Chen X. Bao J.-C. Zhao S. G. Shore J. Am. Chem. Soc. 2011 133 14172
14. D. W. Himmelberger C. W. Yoon M. E. Bluhm P. J. Carroll L. G. Sneddon J. Am. Chem. Soc. 2009 131 14101
15. M. E. Bluhm M. G. Bradley R. Butterick III U. Kusari L. G. Sneddon J. Am. Chem. Soc. 2006 128 7748
16. J. Hannauer O. Akdim U. B. Demirci C. Geantet J. -M. Herrmann P. Miele Q. Xu Energy Environ. Sci. 2011 4 3355
17. U. B. Demirci P. Miele Energy Environ. Sci. 2009 2 627
18. P. Wang X. Kang Dalton Trans. 2008 5400
19. M. G. Hu R. A. Geanangel W. W. Wendlant Thermochim. Acta 1978 23 249
20. G. Wolf J. Baumann F. Baitalow F. P. Hoffmann Thermochim. Acta 2000 343 19
21. K. R. Graham T. Kemmitt M. E. Bowden Energy Environ. Sci. 2009 2 706
22. K. C. Ott, Final Report for the DOE Chemical Hydrogen Storage Center of Excellence, http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/pdfs/chemical- hydrogen-storage-coe-final-report.pdf
23. Targets for Onboard Hydrogen Storage Systems for Light-Duty Vehicles, US Department of Energy, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy and The FreedomCAR and Fuel Partnership, September 2009, http://www1.eere.energy.gov/ hydrogenandfuelcells/storage/pdfs/targets-onboard-hydro-storage.pdf
24. S. D. Rassat C. L. Aardahl T. Autrey R. S. Smith Energy Fuels 2010 24 2596
25. A. C. Stowe W. J. Shaw J. C. Linehan B. Schmid T. Autrey Phys. Chem. Chem. Phys. 2007 9 1831
26. M. Bowden T. Autrey I. Brown M. Ryan Curr. Appl. Phys. 2008 8 498
27. W. J. Shaw J. C. Linehan N. K. Szymczak D. J. Heldebrant C. Yonker D. M. Camaioni R. T. Baker T. Autrey Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 7493
28. M. Bowden T. Autrey Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2011 15 73
29. G. R. Whittell I. Manners Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 10288
30. T. Autrey M. Bowden A. Karkamkar Faraday Discuss. 2011 151 157
31. L. Roy P. M. Zimmerman A. Paul Chem.-Eur. J. 2011 17 435
32. L. Song L. Ci H. Lu P. B. Sorokin C. Jin J. Ni A. G. Kvashnin D. G. Kvashnin J. Lou B. I. Yakobson P. M. Ajayan Nano Lett. 2010 10 3209
33. W. C. Ewing A. Marchione D. W. Himmelberger P. J. Carroll L. G. Sneddon J. Am. Chem. Soc. 2011 133 17093
34. S. R. Daly B. J. Bellott D. Y. Kim G. S. Girolami J. Am. Chem. Soc. 2010 132 7254
35. X. Chen J. -C. Zhao S. G. Shore J. Am. Chem. Soc. 2010 132 10658
36. C. W. Hamilton R. T. Baker A. Staubitz I. Manners Chem. Soc. Rev. 2009 38 279
37. N. C. Smythe J. C. Gordon Eur. J. Inorg. Chem. 2010 509
38. A. Staubitz A. P. M. Robertson I. Manners Chem. Rev. 2010 110 4079
39. P. Wang Dalton Trans. 2012 41 4296
40. F. H. Stephens V. Pons R. T. Baker Dalton Trans. 2007 2613
41. Y. Tan Y. Guo S. Li W. Sun Y. Zhu Q. Li X. Yu J. Mater. Chem. 2011 21 14509
42. T. B. Richardson S. Gala R. H. Crabtree J. Am. Chem. Soc. 1995 117 12875
43. H. Wu W. Zhou F. E. Pinkerton T. J. Udovic T. Yildirimad J. J. Rush Energy Environ. Sci. 2012 5 7531
44. W. J. Shaw M. Bowden A. Karkamkar C. J. Howard D. J. Heldebrant N. J. Hess J. C. Linehan T. Autrey Energy Environ. Sci. 2010 3 796
45. H. Wu W. Zhou F. E. Pinkerton M. S. Meyer G. Srinivas T. Yildirim T. J. Udovic J. J. Rush J. Mater. Chem. 2010 20 6550
46. Y. Li F. Fang Y. Song Y. Li Q. Zhang L. Ouyang M. Zhu D. Sun Int. J. Hydrogen Energy 2012 37 4274
47. Y. Yamada K. Yano S. Fukuzumi Energy Environ. Sci. 2012 5 5356
48. P.-Z. Li K. Aranishi Q. Xu Chem. Commun. 2012 48 3173
49. D. Sun V. Mazumder Ö. Metin S. Sun ACS Nano 2011 5 6458
50. D. Neiner A. Luedtke A. Karkamkar W. Shaw J. Wang N. D. Browning T. Autrey S. M. Kauzlarich J. Phys. Chem. C 2010 114 13935
51. J. Luo X. Kang Z. Fang P. Wang Dalton Trans. 2011 40 6469
52. Z. Tang H. Chen X. Chen L. Wu X. Yu J. Am. Chem. Soc. 2012 134 5464
53. Y. Zhao J. Zhang D. L. Akins J. W. Lee Ind. Eng. Chem. Res. 2011 50 10024
54. R. T. Baker J. C. Gordon C. W. Hamilton N. J. Henson P.-H. Lin S. Maguire M. Murugesu B. L. Scott N. C. Smythe J. Am. Chem. Soc. 2012 134 5598
55. B. L. Conley D. Guess T. J. Williams J. Am. Chem. Soc. 2011 133 14212
56. S.-K. Kim W.-S. Han T.-J. Kim T.-Y. Kim S. W. Nam M. Mitoraj Ł. Piekoś A. Michalak S.-J. Hwang S. O. Kang J. Am. Chem. Soc. 2010 132 9954
57. W. R. H. Wright E. R. Berkeley L. R. Alden R. T. Baker L. G. Sneddon Chem. Commun. 2011 47 3177
58. D. W. Himmelberger L. R. Alden M. E. Bluhm P. J. Carroll L. G. Sneddon Inorg. Chem. 2009 48 9883
59. J. F. Kostka R. Schellenberg F. Baitalow T. Smolinka F. Mertens Eur. J. Inorg. Chem. 2012 49
60. A. McClaine, Chemical Hydride Slurry for Hydrogen Production and Storage, Final Report, 10.2172/940573
61. U. S. DOE, 2012 Annual Merit Review and Peer Evaluation Report, http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review12/st000-stetson-2012-o.pdf
62. B. L. Davis D. A. Dixon E. B. Garner J. C. Gordon M. H. Matus B. Scott Angew. Chem., Int. Ed. 2009 48 6812
63. A. Staubitz M. E. Sloan A. P. M. Robertson A. Friedrich S. Schneider P. J. Gates J. Schmedt auf der Günne I. Manners J. Am. Chem. Soc. 2010 132 13332
64. M. Käβ A. Friedrich M. Drees S. Schneider Angew. Chem., Int. Ed. 2009 48 905
65. N. Blaquiere S. Diallo-Garcia S. I. Gorelsky D. A. Black K. Fagnou J. Am. Chem. Soc. 2008 130 14034
66. M. C. Denney V. Pons T. J. Hebden D. M. Heinekey K. I. Goldberg J. Am. Chem. Soc. 2006 128 12048
67. J. R. Vance A. P. M. Robertson K. Lee I. Manners Chem.-Eur. J. 2011 17 4099
68. D. J. Heldebrant A. Karkamkar N. J. Hess M. Bowden S. Rassat F. Zheng K. Rappe T. Autrey Chem. Mater. 2008 20 5332
69. S. B. Kalidindi J. Joseph B. R. Jagirdar Energy Environ. Sci. 2009 2 1274
70. C.-H. Sun X.-D. Yao A.-J. Du L. Li S. Smith G.-Q. Lu Phys. Chem. Chem. Phys. 2008 10 6104
71. T. He Z. Xiong G. Wu H. Chu C. Wu T. Zhang P. Chen Chem. Mater. 2009 21 2315
72. S.-K. Kim T.-J. Kim T.-Y. Kim G. Lee J. T. Park S. W. Nam S. O. Kang Chem. Commun. 2012 48 2021
73. S. Karahan M. Zahmakiran S. Özkar Chem. Commun. 2012 48 1180
74. Z. Tang S. Li Z. Yang X. Yu J. Mater. Chem. 2011 21 14616
75. Z. Xiong C. K. Yong G. Wu P. Chen W. Shaw A. Karkamkar T. Autrey M. O. Jones S. R. Johnson P. P. Edwards W. I. F. David Nat. Mater. 2008 7 138
76. S. A. Shevlin B. Kerkeni Z. X. Guo Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 7649
77. K. J. Fijalkowski R. V. Genova Y. Filinchuk A. Budzianowski M. Derzsi T. Jaroń P. J. Leszczyński W. Grochala Dalton Trans. 2011 40 4407
78. X. Kang J. Luo Q. Zhang P. Wang Dalton Trans. 2011 40 3799
79. H. V. K. Diyabalanage R. P. Shrestha T. A. Semelsberger B. L. Scott M. E. Bowden B. L. Davis A. K. Burrell Angew. Chem., Int. Ed. 2007 46 8995
80. A. T. Luedtke T. Autrey Inorg. Chem. 2010 49 3905
81. D. Y. Kim H. M. Lee J. Seo S. K. Shin K. S. Kim Phys. Chem. Chem. Phys. 2010 12 5446
82. T. B. Lee M. L. McKee Inorg. Chem. 2009 48 7564
83. D. J. Wolstenholme J. T. Titah F. N. Che K. T. Traboulsee J. Flogeras G. S. McGrady J. Am. Chem. Soc. 2011 133 16598
84. P. J. Fazen E. E. Remsen J. S. Beck P. J. Carroll A. R. McGhie L. G. Sneddon Chem. Mater. 1995 7 1942
85. S. Hausdorf F. Baitalow G. Wolf F. O. R. L. Mertens Int. J. Hydrogen Energy 2008 33 608
86. A. D. Sutton B. L. Davis K. X. Bhattacharyya B. D. Ellis J. C. Gordon P. P. Power Chem. Commun. 2010 46 148
87. D. L. DuBois D. M. Blake A. Miedaner C. J. Curtis M. R. DuBois J. A. Franz J. C. Linehan Organometallics 2006 25 4414
88. M. T. Mock R. G. Potter D. M. Camaioni J. Li W. G. Dougherty W. S. Kassel B. Twamley D. L. DuBois J. Am. Chem. Soc. 2009 131 14454
89. M. T. Mock R. G. Potter M. J. O'Hagan D. M. Camaioni W. G. Dougherty W. S. Kassel D. L. DuBois Inorg. Chem. 2011 50 11914
90. C. Aardahl, T. Autrey, D. Camaioni, D. Dubois, J. Linehan, A. Karkamkar, S. Rassat, R. Zheng, W. Shaw, J. Li, D. Heldebrant, R. Potter, M. Mock, A. Luedtke and T. Smurthwaite, Chemical Hydrogen Storage Research at PNNL, U.S. DOE Annual Report, 2009
91. R. G. Potter D. M. Camaioni M. Vasiliu D. A. Dixon Inorg. Chem. 2010 49 10512
92. A. D. Sutton A. K. Burrell D. A. Dixon E. B. Garner III J. C. Gordon T. Nakagawa K. C. Ott J. P. Robinson M. Vasiliu Science 2011 331 1426
93. E. Wiberg Z. Anorg. Allg. Chem. 1928 173 199
94. A. Stock E. Pohland Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1926 59 2215
95. H. I. Schlesinger A. B. Burg J. Am. Chem. Soc. 1938 60 290
96. S. G. Shore R. W. Parry J. Am. Chem. Soc. 1955 77 6084
97. M. Bowden D. J. Heldebrant A. Karkamkar T. Proffen G. K. Schenter T. Autrey Chem. Commun. 2010 46 8564
98. Z. Fang J. Luo X. Kang H. Xia S. Wang W. Wen X. Zhou P. Wang Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 7508
99. H. K. Lingam X. Chen J. -C. Zhao S. G. Shore Chem.-Eur. J. 2012 18 3490
100. C. W. Yoon L. G. Sneddon J. Am. Chem. Soc. 2006 128 13992
101. C. W. Yoon P. J. Carroll L. G. Sneddon J. Am. Chem. Soc. 2009 131 855
102. D. Gaines R. Schaeffer F. Tabbe Inorg. Chem. 1963 2 526
103. H. C. Miller N. E. Miller E. L. Muetterties Inorg. Chem. 1964 3 1456
104. L. V. Titov E. R. Eremin V. Y. Rosolovskii Russ. J. Inorg. Chem. 1982 27 500
105. C. Serrar A. Ouassas Synth. React. Inorg. Met.-Org. Chem. 1996 26 669
106. L. V. Titov Russ. J. Inorg. Chem. 2003 48 1471
107. I. S. Antonov M. A. Pchelkina V. S. Nikitin G. A. Egorenko Z. F. Vinogradova A. T. Kurekova Russ. J. Inorg. Chem. 1973 18 321
108. W. V. Hough L. J. Edwards A. D. McElroy J. Am. Chem. Soc. 1956 78 689
109. D. M. Goedde G. K. Windler G. S. Girolami Inorg. Chem. 2007 46 2814
110. Z. Huang G. King X. Chen J. Hoy T. Yisgedu H. K. Lingam S. G. Shore P. M. Woodward J.-C. Zhao Inorg. Chem. 2010 49 8185
111. M. Chong A. Karkamkar T. Autrey S. -i. Orimo S. Jalisatgi C. M. Jensen Chem. Commun. 2011 47 1330
112. W. V. Hough and J. M. Makhlouf, US Pat. 3,313,603, 1967
113. D. A. L. Carvalho and N. W. Shust, US Pat. 3,564,561, 1971
114. Y. Deng, D. Zhao, Z. Shan, Z. Peng and J. Song, Chinese Pat. CN85100253A, 1986
115. Z. Huang X. Chen T. Yisgedu E. A. Meyers S. G. Shore J.-C. Zhao Inorg. Chem. 2011 50 3738
116. W. T. Klooster T. F. Koetzle P. E. M. Siegbahn T. B. Richardson R. H. Crabtree J. Am. Chem. Soc. 1999 121 6337
117. A. Brockman Y. Zheng J. Gore Int. J. Hydrogen Energy 2010 35 7350
118. Rohm and Haas, The Sodium Borohydride Digest, 2003, p. 8
119. B. H. Liu Z. P. Li J. Power Sources 2009 187 527
120. J. C. Walter A. Zurawski D. Montgomery M. Thornburg S. Revankar J. Power Sources 2008 179 335
121. G. Kodama R. W. Parry J. Am. Chem. Soc. 1960 82 6250
122. S. G. Shore H. D. Johnson II J. Am. Chem. Soc. 1970 92 7586
123. M. A. Toft J. B. Leach F. L. Himpsl S. G. Shore Inorg. Chem. 1982 21 1952
124. 8, unpublished
125. E. Mayer Inorg. Chem. 1972 11 866
126. S. G. Shore R. W. Parry J. Am. Chem. Soc. 1958 80 8
127. D. Neiner A. Karkamkar M. Bowden Y. J. Choi A. Luedtke J. Holladay A. Fisher N. Szymczak T. Autrey Energy Environ. Sci. 2011 4 4187
128. P. G. Campbell L. N. Zakharov D. J. Grant D. A. Dixon S.-Y. Liu J. Am. Chem. Soc. 2010 132 3289
129. A. N. Lamm E. B. Garner D. A. Dixon S.-Y. Liu Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 8157
130. W. Luo L. N. Zakharov S.-Y. Liu J. Am. Chem. Soc. 2011 133 13006
131. W. Luo P. G. Campbell L. N. Zakharov S.-Y. Liu J. Am. Chem. Soc. 2011 133 19326
132. G. C. Andrews Tetrahedron Lett. 1980 21 697
133. B. L. Allwood H. Shahriarizavareh J. F. Stoddart D. J. Williams J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1984 22 1461
134. G. C. Andrews T. C. Crawford Tetrahedron Lett. 1980 21 693
135. R. O. Hutchins W. Y. Su R. Sivakumar F. Cistone Y. P. Stercho J. Org. Chem. 1983 48 3412
136. X. H. Yang L. L. Zhao T. Fox Z. X. Wang H. Berke Angew. Chem., Int. Ed. 2010 49 2058
137. A. P. M. Robertson E. M. Leitao I. Manners J. Am. Chem. Soc. 2011 133 19322
138. W. Xu H. Fan G. Wu P. Chen New J. Chem. 2012 36 1496
139. R. Angamuthu P. Byers M. Lutz A. L. Spek E. Bouwman Science 2010 327 313
140. S. Sato T. Morikawa S. Saeki T. Kajino T. Motohiro Angew. Chem., Int. Ed. 2010 122 5227
141. G. Ménard D. W. Stephan J. Am. Chem. Soc. 2010 132 1796
142. P. M. Zimmerman Z. Zhang C. B. Musgrave Inorg. Chem. 2010 49 8724
143. A. E. Ashley A. L. Thompson D. O'Hare Angew. Chem., Int. Ed. 2009 48 9839
144. G. C. Welch R. R. S. Juan J. D. Masuda D. W. Stephan Science 2006 314 1124
145. V. Sumerin F. Schulz M. Atsumi C. Wang M. Nieger M. Leskela T. Repo P. Pyykko B. Rieger J. Am. Chem. Soc. 2008 130 14117
146. D. W. Stephan S. Greenberg T. W. Graham P. Chase J. J. Hastie S. J. Geier J. M. Farrell C. C. Brown Z. M. Heiden G. C. Welch M. Ullrich Inorg. Chem. 2011 50 12338
147. H. I. Schlesinger D. M. Ritter A. B. Burg J. Am. Chem. Soc. 1938 60 2297
148. K. J. Fijałkowski W. Grochala J. Mater. Chem. 2009 19 2043
149. U.S. DOE has complied a publically available, searchable database on hydrogen storage materials, http://hydrogenmaterialssearch.govtools.us/