Hydrogen Storage in Metal-Organic Frameworks

Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials

Volumn 23, Issue 2, 2013, Pages 270-285

  Sun, Yubiao ^a   Wang, Li ^a   Amer, Wael A ^a   Yu, Haojie ^a   Ji, Jing ^a   Huang, Liang ^a   Shan, Jie ^a   Tong, Rongbai ^a  

^a ZHEJIANG UNIVERSITY   (China)

Author keywords

Hydrogen storage; Hydrogen uptake; Metal organic frameworks; Molecular simulation; Organic linker; Pore volume; Surface area

Indexed keywords

GAS ADSORPTION; HYBRID MATERIALS; METAL-ORGANIC FRAMEWORKS; METALS; MOLECULAR STRUCTURE; NANOCRYSTALLINE MATERIALS; ORGANOMETALLICS; PORE SIZE;

HYDROGEN UPTAKE; MOLECULAR SIMULATIONS; ORGANIC LINKERS; PORE VOLUME; SURFACE AREA;

HYDROGEN STORAGE;

EID: 84874678025     PISSN: 15741443     EISSN: 15741451     Source Type: Journal    
DOI: 10.1007/s10904-012-9779-4     Document Type: Review

References (143)

1. L. Schlapbach, A. Zuttel, Nature 414, 353 (2001).
2. "DOE targets": 2011 Interim update technical plan storage can be found under http://www1. eere. energy. gov/hydrogenandfuelcells/mypp/pdfs/storage. pdf.
3. N. L. Rosi, J. Eckert, M. Eddaoudi, D. T. Vodak, J. Kim, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, Science 300, 1127 (2003).
4. B. F. Hoskins, R. Robson, J. Am. Chem. Soc. 111, 5962 (1989).
5. B. F. Hoskins, R. Robson, J. Am. Chem. Soc. 112, 1546 (1990).
6. O. M. Yaghi, H. L. Li, J. Am. Chem. Soc. 117, 10401 (1995).
7. M. Kondo, T. Yoshitomi, K. Seki, H. Matsuzaka, S. Kitagawa, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 36, 1725 (1997).
8. H. Li, M. Eddaoudi, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, Nature 402, 276 (1999).
9. S. S. Y. Chui, S. M. F. Lo, J. P. H. Charmant, A. G. Orpen, I. D. Williams, Science 283, 1148. (1999).
10. Y. H. Hu, E. Ruckenstein, J. Phys. Chem. A 107, 9737 (2003).
11. Y. H. Hu, E. Ruckenstein, Ind. Eng. Chem. Res. 45, 4993 (2006).
12. Y. H. Hu, E. Ruckenstein, Indian Eng. Chem. Res. 43, 2464 (2004).
13. J. C. Bailar, Prep. Inorg. React. 1, 1 (1964).
14. C. T. Chen, K. S. Suslick, Coord. Chem. Rev. 128, 293 (1993).
15. M. O'Keeffe, M. A. Peskov, S. J. Ramsden, O. M. Yaghi, Acc. Chem. Res. 41, 1782 (2008).
16. G. Férey, Chem. Soc. Rev. 37, 191 (2009).
17. S. Horike, S. Shimomura, S. Kitagawa, Nat. Chem. 1, 695 (2010).
18. G. Férey, Chem. Soc. Rev. 37, 191 (2008).
19. O. M. Yaghi, M. O'Keeffe, N. W. Ockwig, H. K. Chae, M. Eddaoudi, J. Kim, Nature 423, 705 (2003).
20. S. Kitagawa, R. Kitaura, S.-I. Noro, Angew. Chem. Int. Ed. 43, 2334 (2004).
21. Z. Wang, S. M. Cohen, Chem. Soc. Rev. 38, 1315 (2009).
22. L. Q. Ma, W. B. Lin, J. Inorg, Organomet. Polym. Mater. 293. 175 (2010).
23. S. E. H. Etaiw, M. M. El-bendary, J. Inorg, Organomet. Polym. Mater. 20. 739 (2010).
24. A. Rabenau, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 24, 1026 (1985).
25. S. T. Meek, J. A. Greathouse, M. D. Allendorf, Adv. Mater. 23, 249 (2011).
26. C. J. Kepert, M. J. Rosseinsky, Chem. Commun. 375 (1999).
27. O. M. Yaghi, H. L. Li, C. Davis, D. Richardson, T. L. Groy, Acc. Chem. Res. 31, 474 (1998).
28. A. P. Nelson, O. K. Farha, K. L. Mulfort, J. T. Hupp, J. Am. Chem. Soc. 131, 458 (2009).
29. C. O. Kappe, D. Dallinger, Mol. Divers. 13, 71 (2009).
30. S.-E. Park, J.-S. Chang, Y. K. Hwang, D. S. Kim, S. H. Jhung, J.-S. Hwang, Catal. Surv. Jpn. 8, 91 (2004).
31. S. H. Jhung, J.-S. Chang, Y. K. Hwang, S.-E. Park, J. Mater. Chem. 14, 280 (2004).
32. Y. K. Hwang, J.-S. Chang, S.-E. Park, D. S. Kim, Y.-U. Kwon, S. H. Jhung, J.-S. Hwang, M.-S. Park, Angew. Chem. Int. Ed. 44, 556 (2005).
33. S. H. Jhung, J. H. Lee, J.-S. Chang, Microporous Mesoporous Mater. 112, 178 (2008).
34. S. H. Jhung, J.-S. Chang, J.-S. Hwang, S.-E. Park, Microporous Mesoporous Mater. 64, 33 (2003).
35. S. H. Jhung, T. Jin, J.-S. Hwang, J.-S. Chang, J. Nanosci. Nanotechnol. 7, 2734 (2007).
36. S. H. Jhung, T. Jin, Y. H. Kim, J.-S. Chang, Microporous Mesoporous Mater. 109, 58 (2008).
37. S. H. Jhung, J.-H. Lee, J. W. Yoon, Y. K. Hwang, J.-S. Hwang, S.-E. Park, J.-S. Chang, Mater. Lett. 58, 3161 (2004).
38. S. H. Jhung, J.-H. Lee, J.-S. Chang, Bull. Korean Chem. Soc. 26, 880 (2005).
39. J. Y. Choi, J. Kim, S. H. Jhung, H. K. Kim, J. S. Chang, H. K. Chae, Bull. Korean Chem. Soc. 27, 1523 (2006).
40. Z. Ni, R. I. Masel, J. Am. Chem. Soc. 128, 12394 (2006).
41. S. H. Jhung, J.-H. Lee, P. M. Forster, G. Férey, A. K. Cheetham, J.-S. Chang, Chem. Eur. J. 12, 7899 (2006).
42. S. H. Jhung, J. Lee, J. W. Yoon, C. Serre, G. Férey, J.-S. Chang, Adv. Mater. 19, 121 (2007).
43. S. H. Jhung, J. H. Lee, P. M. Forster, G. Férey, A. K. Cheetham and J. S. Chang, Chem.-Eur. J. 12, 7899 (2006).
44. S. Delgado, A. Santana, O. Castillo, F. Zamora, Dalton Trans. 39, 2280 (2010).
45. H. K. Liu, T. H. Tsao, Y. T. Zhang, C. H. Lin, CrystEngComm 11, 1462 (2009).
46. W. C. Conner, G. Tompsett, K.-H. Lee, K. S. Yngvesson, J. Phys. Chem. B 108, 13913 (2004).
47. G. A. Tompsett, W. C. Conner, K. S. Yngvesson, PhysChem 7, 296 (2006).
48. M. Gharibeh, G. A. Tompsett, W. C. Conner, K. S. Yngvesson, ChemPhysChem 9, 2580 (2008).
49. E. Haque, A. Z. Khan, M. C. Kim, H. S. Jhung, Cryst. Growth Des. 11, 4413 (2011).
50. A. L. Garay, A. Pichon, S. L. James, Chem. Soc. Rev. 36, 846 (2007).
51. G. Kaupp, J. Schmeyers, J. Boy, Chemosphere 43, 55 (2001).
52. M. Klimakow, P. Klobes, A. F. Thünemann, K. Rademann, F. Emmerling, Chem. Mater. 22, 5216 (2010).
53. S. S. Y. Chui; S. M. F. Lo, J. P. H. Charmant; A. G. Orpen; I. D. Williams, Science 283, 1148 (1999).
54. H. Yang, O. Orefuwa, A. Goudy, Microporous Mesoporous Mater. 143, 37 (2011).
55. W. Yuan, J. O'Connor, S. L. James, CrystEngComm 12, 3515 (2010).
56. K. S. Suslick, D. A. Hammerton, R. E. Cline, J. Am. Chem. Soc. 108, 5641 (1986).
57. K. S. Suslick, T. Hyeon, M. Fang, J. T. Ries, A. A. Cichowlas, Mater. Sci. Forum 903, 225 (1996).
58. K. S. Suslick, S. B. Choe, A. A. Cichowlas, M. W. Grinstaff, Nature 353, 414 (1991).
59. A. Gedanken, Ultrason. Sonochem. 11, 47 (2004).
60. D. W. Jung, D. A. Yang, J. Kim, J. Kim, W. S. Ahn, Dalton Trans. 39, 2883 (2010).
61. W. J. Son; J. Kim; W. S. Ahn; Chem. Commun. 6336 (2008).
62. L. Pan, M. B. Sander, X. Y. Huang, J. Li, M. Smith, E. Bittner, B. Bockrath, J. K. Johnson, J. Am. Chem. Soc. 126, 1308 (2004).
63. C. G. Carson, A. J. Brown, D. S. Sholl, S. Nair, Cryst. Growth Des. 11, 4505 (2011).
64. S. V. Kolotilov, V. V. Pavlishchuk, Theor. Exp. Chem. 45, 75 (2009).
65. H. Frost, T. DÜren, R. Q. Snurr, J. Phys. Chem. B 110, 9565 (2006).
66. J. K. Schnobrich, K. Koh, K. N. Sura, A. J. Matzger, Langmuir 26, 5808 (2010).
67. B. Panella, M. Hirscher, H. Ptter, U. Mller, Adv. Funct. Mater. 16, 520 (2006).
68. M. Hirscher, Angew. Chem. Int. Ed. 50, 581 (2011).
69. A. G. Wong-Foy, A. J. Matzger, O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc. 128, 3494 (2006).
70. J. L. C. Rowsell, O. M. Yaghi, Angew. Chem. Int. Ed. 44, 4670 (2005).
71. J. X. Jiang, F. Su, A. Trewin, C. D. Wood, H. Niu, J. T. A. Jones, Y. Z. Khimyak, A. I. Cooper, J. Am. Chem. Soc. 130, 7710 (2008).
72. M. Latroche, S. Surble, C. Serre, C. Mellot-Draznieks, P. L. Llewellyn, J. H. Lee, J. S. Chang, S. H. Jhung, G. Férey, Angew. Chem. Int. Ed. 45, 8227 (2006).
73. S. K. Bathia, A. L. Myers, Langmuir 22, 1688 (2006).
74. A. Clark, The theory of adsorption and catalysis (Academic, New York, 1970).
75. B. Schmitz, U. MÜller, N. Trukhan, M. Schubert, G. Férey, M. Hirscher, ChemPhysChem. doi: 10. 1002/cphc. 200800463.
76. Y. S. Bae, R. Q. Snurr, Microporous Mesoporous Mater. 132, 300 (2010).
77. T. Sagara, J. Klassen, J. Ortony, J. Chem. Phys. 123, 01470121 (2005).
78. O. Hübner, A. Glöss, M. Fichtner, J. Phys. Chem. A 108, 3019 (2004).
79. H. Frost, R. Snurr, Q. J. Phys. Chem. C 111, 18794 (2007).
80. Rowsell, J. L. C.; Yaghi, O. M. Angew. Chem., Int. Ed. 44, 4670 (2005).
81. S. Ma, J. Eckert, P. M. Forster, J. W. Yoon, Y. K. Hwang, J.-S. Chang, C. D. Collier, J. B. Parise, H.-C. Zhou, J. Am. Chem. Soc. 130, 15896 (2008).
82. J. Y. Zhang, H. Y. Jing, Y. Ma, A. L. Cheng, E. Q. Gao, Cryst. Growth Des. 11, 3681 (2011).
83. L. P. Hsu, J. Y. Wu, K. L. Lu, J. Inorg, Organomet. Polym. Mater. 17, 259 (2011).
84. H. Kim, S. Das, M. G. Kim, D. N. Dybtsev, Y. Kim, K. Kim, Inorg. Chem. 50, 3691 (2011).
85. J. L. C. Rowsell, J. Eckert, O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc. 127, 14904 (2005).
86. M. Dincǎ, A. Dailly, Y. Liu, C. M. Brown, D. A. Neumann, J. R. Long, J. Am. Chem. Soc. 128, 16876 (2006).
87. Y. Yan, I. Telepeni, S. Yang, X. Lin, W. Kockelmann, A. Dailly, A. J. Blake, W. Lewis, G. S. Walker, D. R. Allan, S. A. Barnett, N. R. Champness, M. Schroder, J. Am. Chem. Soc. 132, 4092 (2010).
88. V. K. Peterson, Y. Liu, C. M. Brown, C. J. Kepert, J. Am. Chem. Soc. 128, 15578 (2006).
89. R. B. Getman, J. H. Miller, K. Wang, R. Q. J. Snurr, Phys. Chem. C 115, 2066 (2011).
90. G. J. Kubas, Metal Dihydrogen and S-Bond Compleses: Structure, Theory, and Reactivity (Kluwer Academic, New York, 2001).
91. G. J. Kubas, Acc. Chem. Res. 21, 120 (1988).
92. B. Chen, M. Eddaoudi, T. M. Reineke, J. W. Kampf, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc. 122, 11559 (2000).
93. K. Schlichte, T. Kratzke, S. Kaskel, Microporous Mesoporous Mater. 73, 81 (2004).
94. W. Zhou, H. Wu, T. Yildirim, J. Am. Chem. Soc. 130, 15268 (2008).
95. X.-S. Wang, S. Ma, P. M. Forster, D. Yuan, J. Eckert, J. L. LÓpez, B. J. Murphy, J. B. Parise, H.-C. Zhou, Angew. Chem. Int. Ed. 47, 7263 (2008).
96. X. S. Wang, S. Q. Ma, K. Rauch, J. M. Simmons, D. Q. Yuan, X. P. Wang, T. Yildirim, W. C. Cole, J. J. Lopez, A. Demeijere, H.-C. Zhou, Chem. Mater. 20, 3145 (2008).
97. Z. Guo, H. Wu, G. Srinivas, Y. Zhou, S. Xiang, Z. Chen, Y. Yang, W. Zhou, M. O'Keeffe, B. Chen, Angew. Chem. Int. Ed. 50, 3178 (2011).
98. K Gedrich, I. Senkovska, N. Klein, U. Stoeck, A. Henschel, M. R. Lohe, I. A. Baburin, U. Mueller, S. Kaskel, Angew. Chem. Int. Ed. 49, 8489 (2010).
99. K. M. Thomas, Dalton Trans. 1487 (2009).
100. K. Sumida, C. M. Brown, Z. R. Herm, S. Chavan, S. Bordiga, J. R. Long, Chem. Commun. 47, 1157 (2011).
101. S. T. Srinivas, P. K. Rao, J. Catal. 148, 470 (1994).
102. L. Wang, R. T. Yang, J. Phys. Chem. C 112, 12486 (2008).
103. Y. Li, R. T. Yang, J. Am. Chem. Soc. 128, 726 (2006).
104. B. D. Adams, C. K. Ostrom, S. Chen, A. Chen, J. Phys. Chem. C 114, 19875 (2010).
105. K. S. Lin, A. K. Adhikari, K. C. Chang, M. T. Tu, W. Lu, Catalysis Today 164, 23 (2011).
106. Y. Li, R. T. Yang, AIChE J. 54, 269 (2008).
107. Y. Li, R. T. Yang, Langmuir 23, 12937 (2007).
108. C.-Y. Wang, C.-S. Tsao, M.-S. Yu, P.-Y. Liao, T.-Y. Chung, H.-C. Wu, M. A. Miller, Y.-R. Tzeng, J. Alloys Compd. 492, 88 (2010).
109. Y. Li, R. T. J. Yang, Am. Chem. Soc. 128, 8136 (2006).
110. W. X. Cao, Y. W. Li, L. M. Wang, S. J. Liao, J. Phys. Chem. C 115, 13829 (2011).
111. K. Soon Chul, S. H. Suh, J. Chem. Phys. 104, 7233 (1996).
112. M. Suri, M. Dornfeld, E. Ganz, J. Chem. Phys. 131, 174703 (2009).
113. Q. Yang, C. Zhong, J. Phys. Chem. B 110, 655 (2006).
114. E. Ganz, M. Dornfeld, J. Phys. Chem. C 116, 3661 (2012).
115. K. Lee, Y. Kim, Y. Sun, D. West, Y. Zhao, Z. Chen, S. Zhang, Phys. Rev. Lett. 104, 263101 (2010).
116. D. Frenkel, B. Smit, Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications, 2nd edn. (Academic Press, San Diego, 2002).
117. K. S. Walton, R. Q. Snurr, J. Am. Chem. Soc. 129, 8552 (2007).
118. T. Düren, F. Millange, G. Férey, K. S. Walton, R. Q. Snurr, J. Phys. Chem. C 111, 15350 (2007).
119. F. Rouquerol, J. Rouquerol, K. Sing, Adsorption by Powders and Porous Solids (Academic Press, San Diego, 1999).
120. L. Chen, L. Grajciar, P. Nachtigall, T. Düren, J. Phys. Chem. C 115, 23074 (2011).
121. S. S. Han, W. A. Goddard III, J. Am. Chem. Soc. 129, 8422 (2007).
122. A. Mavrandonakis, E. Tylianakis, A. K. Stubos, G. E. Froudakis, J. Phys. Chem. C 112, 7290 (2008).
123. A. I. Skoulidas, D. S. Sholl, J. Mater. Chem. 17, 3154 (2005).
124. R. Babarao, J. Jiang, Langmuir 24, 5474 (2008).
125. Q. Yang, C. Zhong, J. F. Chen, J. Phys. Chem. C 112, 1562 (2008).
126. S. Keskin, J. Liu, R. B. Rankin, J. K. Johnson, D. S. Sholl, Indian Eng. Chem. Res. 48, 2355 (2009).
127. Q. Yang, C. J. Zhong, Phys. Chem. B 109, 11862 (2005).
128. A. G. Wong-Foy, A. J. Matzger, O. M. J. Yaghi, Am. Chem. Soc. 128, 3494 (2006).
129. A. Dailly, J. J. Vajo, C. C. J. Ahn, Phys. Chem. B 110, 1099 (2006).
130. A. B. Getman, Y.-S. Bae, C. E. Wilmer, R. Q. Snurr, Chem. Rev. 112, 703 (2012).
131. P. Ryan, L. J. Broadbelt, R. Q. Snurr, Chem. Commun. 35, 4132 (2008).
132. M. Gallo, D. Glossman-Mitnik, J. Phys, Chem. C 113, 6634 (2009).
133. J. Liu, J. Y. Lee, L. Pan, R. T. Obermyer, S. Simizu, B. Zande, J. Li, S. G. Sankar, J. K. J. Johnson, Phys. Chem. C 112, 2911 (2008).
134. G. Garberoglio, A. I. Skoulidas, J. K. J. Johnson, Phys. Chem. B 109, 13094 (2005).
135. F. Darkrim, D. J. Levesque, Chem. Phys. 109, 4981 (1998).
136. V. J. Buch, Chem. Phys. 100, 7610 (1994).
137. J. L. Rowsell, A. R. Millward, K. S. Park, O. M. J. Yaghi, Am. Chem. Soc. 126, 5666 (2004).
138. J. L. C. Rowsell, Ph. D. Dissertation, University of Michigan, Ann Arbor, MI, (2005).
139. A. K. Rappé, C. J. Casewit, K. S. Colwell, W. A. Goddard, III, W. M. Skiff, J. Am. Chem. Soc. 114, 10024 (1992).
140. D. H. Jung, D. Kim, T. B. Lee, S. B. Choi, J. H. Yoon, J. Kim, K. Choi, S. H. J. Choi, Phys. Chem. B 110, 22987 (2006).
141. D. H. Jung, D. Kim, T. B. Lee, J. Kim, S. H. Choi, In Advances in Nanomaterials and Processing, Pts 1 and 2; Trans Tech Publications Ltd.: StafaZurich, Vol. 124-126 (2007).
142. S. Kaye, A. Dailly, O. M. Yaghi, J. Long, J. Am. Chem. Soc. 129, 14176 (2007).
143. L. Huang, H. Wang, J. Chen, Z. Wang, J. Sun, D. Zhao, Y. Yan, Microporous Mesopororous Mater. 58, 105 (2003).