Toward effective CO2/CH4 separations by sulfur-containing PIMs via predictive molecular simulations

Macromolecules

Volumn 46, Issue 13, 2013, Pages 5371-5380

  Hart, Kyle E ^a   Abbott, Lauren J ^a   McKeown, Neil B ^b   Colina, Coray M ^a  

^a PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY   (United States)

^b CARDIFF UNIVERSITY   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

GAS SEPARATION MEMBRANE; GAS SEPARATION PERFORMANCE; ISOSTERIC HEATS OF ADSORPTIONS; MICROPOROUS POLYMERS; MIXED-GAS ADSORPTIONS; MOLECULAR SIMULATIONS; POROUS POLYMERS; SULFUR-CONTAINING POLYMERS;

ATMOSPHERIC PRESSURE; CARBON DIOXIDE; GAS ADSORPTION; MICROPOROSITY; MOLECULAR STRUCTURE; POLYMERS; SEPARATION; SULFUR;

GAS PERMEABLE MEMBRANES;

EID: 84880139613     PISSN: 00249297     EISSN: 15205835     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ma400334b     Document Type: Article

References (94)

1. Yampolskii, Y. Macromolecules 2012, 45, 3298-3311
2. Drage, T. C.; Snape, C. E.; Stevens, L. A.; Wood, J.; Wang, J.; Cooper, A. I.; Dawson, R.; Guo, X.; Satterley, C.; Irons, R. J. Mater. Chem. 2012, 22, 2815-2823
3. Baker, R. W.; Lokhandwala, K. Ind. Eng. Chem. Res. 2008, 47, 2109-2121
4. Du, N.; Park, H. B.; Dal-Cin, M. M.; Guiver, M. D. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7306-7322
5. Ramasubramanian, K.; Ho, W. W. Curr. Opin. Chem. Eng. 2011, 1, 47-54
6. Dawson, R.; Cooper, A. I.; Adams, D. J. Polym. Int. 2013, 62, 345-352
7. Robeson, L. M. J. Membr. Sci. 1991, 62, 165-185
8. Robeson, L. M. J. Membr. Sci. 2008, 320, 390-400
9. Budd, P. M.; Ghanem, B. S.; Makhseed, S.; McKeown, N. B.; Msayib, K. J.; Tattershall, C. E. Chem. Commun. 2004, 230-231
10. McKeown, N. B.; Budd, P. M. Chem. Soc. Rev. 2006, 35, 675-683
11. McKeown, N. B.; Budd, P. M. Macromolecules 2010, 43, 5163-5176
12. Du, N.; Robertson, G. P.; Song, J.; Pinnau, I.; Guiver, M. D. Macromolecules 2009, 42, 6038-6043
13. Weber, J.; Du, N.; Guiver, M. D. Macromolecules 2011, 44, 1763-1767
14. Du, N.; Park, H. B.; Robertson, G. P.; Dal-Cin, M. M.; Visser, T.; Scoles, L.; Guiver, M. D. Nat. Mater. 2011, 10, 372-375
15. Du, N.; Robertson, G. P.; Dal-Cin, M. M.; Scoles, L.; Guiver, M. D. Polymer 2012, 53, 4367-4372
16. Mason, C. R.; Maynard-Atem, L.; Al-Harbi, N. M.; Budd, P. M.; Bernardo, P.; Bazzarelli, F.; Clarizia, G.; Jansen, J. C. Macromolecules 2011, 44, 6471-6479
17. Patel, H. A.; Yavuz, C. T. Chem. Commun. 2012, 48, 9989-9991
18. Du, N.; Cin, M. M. D.; Pinnau, I.; Nicalek, A.; Robertson, G. P.; Guiver, M. D. Macromol. Rapid Commun. 2011, 32, 631-636
19. Du, N.; Dal-Cin, M. M.; Robertson, G. P.; Guiver, M. D. Macromolecules 2012, 45, 5134-5139
20. Li, F. Y.; Xiao, Y.; Chung, T.-S.; Kawi, S. Macromolecules 2012, 45, 1427-1437
21. Yong, W.; Li, F.; Xiao, Y.; Li, P.; Pramoda, K.; Tong, Y.; Chung, T. J. Membr. Sci. 2012, 407-408, 47-57
22. Emmler, T.; Heinrich, K.; Fritsch, D.; Budd, P. M.; Chaukura, N.; Ehlers, D.; Rätzke, K.; Faupel, F. Macromolecules 2010, 43, 6075-6084
23. Ahn, J.; Chung, W.-J.; Pinnau, I.; Song, J.; Du, N.; Robertson, G. P.; Guiver, M. D. J. Membr. Sci. 2010, 346, 280-287
24. Bushell, A. F.; Budd, P. M.; Attfield, M. P.; Jones, J. T. A.; Hasell, T.; Cooper, A. I.; Bernardo, P.; Bazzarelli, F.; Clarizia, G.; Jansen, J. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 1-5
25. Bushell, A. F.; Attfield, M. P.; Mason, C. R.; Budd, P. M.; Yampolskii, Y.; Starannikova, L.; Rebrov, A.; Bazzarelli, F.; Bernardo, P.; Carolus Jansen, J.; Lanč, M.; Friess, K.; Shantarovich, V.; Gustov, V.; Isaeva, V. J. Membr. Sci. 2013, 427, 48-62
26. Bushell, A. F.; Budd, P. M.; Attfield, M. P.; Jones, J. T. A.; Hasell, T.; Cooper, A. I.; Bernardo, P.; Bazzarelli, F.; Clarizia, G.; Jansen, J. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 1253-1256
27. Munir Khan, M.; Filiz, V.; Bengtson, G.; Shishatskiy, S.; Rahman, M.; Lillepaerg, J.; Abetz, V. J. Membr. Sci. 2013, 436, 109-120
28. De Angelis, M. G.; Gaddoni, R.; Sarti, G. C. Ind. Eng. Chem. Res. 2013, 10.1021/ie303571h
29. Ghanem, B. S.; McKeown, N. B.; Budd, P. M.; Fritsch, D. Macromolecules 2008, 41, 1640-1646
30. Carta, M.; Msayib, K. J.; Budd, P. M.; McKeown, N. B. Org. Lett. 2008, 10, 2641-2643
31. Fritsch, D.; Bengtson, G.; Carta, M.; McKeown, N. B. Macromol. Chem. Phys. 2011, 212, 1137-1146
32. Bezzu, C. G.; Carta, M.; Tonkins, A.; Jansen, J. C.; Bernardo, P.; Bazzarelli, F.; McKeown, N. B. Adv. Mater. 2012, 1-4
33. Ghanem, B. S. Polym. Chem. 2012, 3, 96-98
34. Li, S.; Jo, H. J.; Han, S. H.; Park, C. H.; Kim, S.; Budd, P. M.; Lee, Y. M. J. Membr. Sci. 2013, 434, 137-147
35. Carta, M.; Malpass-Evans, R.; Croad, M.; Rogan, Y.; Jansen, J. C.; Bernardo, P.; Bazzarelli, F.; McKeown, N. B. Science 2013, 339, 303-307
36. Du, N.; Robertson, G. P.; Song, J.; Pinnau, I.; Thomas, S.; Guiver, M. D. Macromolecules 2008, 41, 9656-9662
37. Du, N.; Robertson, G. P.; Pinnau, I.; Guiver, M. D. Macromolecules 2009, 42, 6023-6030
38. Du, N.; Robertson, G. P.; Pinnau, I.; Guiver, M. D. Macromolecules 2010, 43, 8580-8587
39. Wilmer, C. E.; Leaf, M.; Lee, C. Y.; Farha, O. K.; Hauser, B. G.; Hupp, J. T.; Snurr, R. Q. Nat. Chem. 2012, 4, 83-89
40. Van Heest, T.; Teich-McGoldrick, S. L.; Greathouse, J. a.; Allendorf, M. D.; Sholl, D. S. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 13183-13195
41. Wilmer, C. E.; Farha, O. K.; Bae, Y.-S.; Hupp, J. T.; Snurr, R. Q. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9849-9856
42. Sikora, B. J.; Wilmer, C. E.; Greenfield, M. L.; Snurr, R. Q. Chem. Sci. 2012, 3, 2217-2223
43. Kim, J.; Abouelnasr, M.; Lin, L.-C.; Smit, B. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7545-7552
44. Düren, T.; Bae, Y.-S.; Snurr, R. Q. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1237-47
45. Haldoupis, E.; Nair, S.; Sholl, D. S. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 7528-39
46. Wu, D.; Wang, C.; Liu, B.; Liu, D.; Yang, Q.; Zhong, C. AIChE J. 2012, 58, 12094-12099
47. Wu, D.; Yang, Q.; Zhong, C.; Liu, D.; Huang, H.; Zhang, W.; Maurin, G. Langmuir 2012, 28, 12094-12099
48. Wang, J.; Wolf, R. M.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A.; Case, D. A. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1157-1174
49. Martin, M. G.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 2569-2577
50. Rai, N.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 10790-10799
51. Wick, C. D.; Stubbs, J. M.; Rai, N.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 18974-18982
52. Lubna, N.; Kamath, G.; Potoff, J. J.; Rai, N.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 24100-24107
53. Allen, M. P.; Tildesley, D. J. Computer Simulation of Liquids; Oxford Science Publications, Oxford University Press: New York, 1989.
54. Do, D. D.; Do, H. D. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 19288-19295
55. Potoff, J. J.; Siepmann, J. I. AIChE J. 2001, 47, 1676-1682
56. Frisch, M. J. Gaussian 03, Revision C.02. Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
57. Larsen, G. S.; Lin, P.; Hart, K. E.; Colina, C. M. Macromolecules 2011, 44, 6944-6951
58. Abbott, L. J.; Hart, K. E.; Colina, C. M. Theor. Chem. Acc. 2013, 132, 1334
59. Abbott, L. J. Polymatic, v. 1.0, 2013, https://nanohub.org/resources/ 17278.
60. Plimpton, S. J. Comput. Phys. 1995, 117, 1-19
61. Hockney, R. W.; Eastwood, J. W. Computer Simulation Using Particles; Taylor & Francis Group: New York, 1988.
62. Larsen, G. S.; Lin, P.; Siperstein, F. R.; Colina, C. M. Adsorption 2011, 17, 21-26
63. Hart, K. E.; Abbott, L. J.; Colina, C. M. Mol. Simul. 2013, 39, 397-404
64. Jelfs, K. E.; Cooper, A. I. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2013, 17, 19-30
65. Duren, T.; Millange, F.; Ferey, G.; Walton, K.; Snurr, R. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 15350-15356
66. Sarkisov, L.; Harrison, A. Mol. Simul. 2011, 37, 1248-1257
67. Norman, G. E.; Filinov, V. S. High Temp. 1969, 7, 216-222
68. Peng, D.-Y.; Robinson, D. B. Ind. Eng. Chem. Fundam. 1976, 15, 59-64
69. Reid, R. C.; Prausnitz, J. M.; Poling, B. The Properties of gases and liquids, 4 th ed.; McGraw-Hill: New York, 1988.
70. Martin, M. G. MCCCS Towhee. 2011; available at http://towhee.sourceforge. net.
71. Nicholson, D.; Parsonage, N. Computer simulation and the statistical mechanics of adsorption; Academic Press: London and New York, 1982.
72. Do, D. D.; Do, H. D.; Nicholson, D. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 1030-1040
73. McDermott, A. G.; Larsen, G. S.; Budd, P. M.; Colina, C. M.; Runt, J. Macromolecules 2011, 44, 14-16
74. Abbott, L. J.; Colina, C. M. Macromolecules 2011, 44, 4511-4519
75. Mastryukov, V. S.; Chen, K.-H.; Simonsen, S.; Allinger, N. L.; Boggs, J. E. J. Mol. Struct. 1997, 413-414, 1-12
76. Hosoya, S. Acta Crystallogr. 1963, 16, 310-312
77. Fujiwara, H.; Kawamura, A.; Takagi, T.; Sasaki, Y. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 125-126
78. Hölck, O.; Böhning, M.; Heuchel, M.; Siegert, M.; Hofmann, D. J. Membr. Sci. 2012, 428, 523-532
79. Minelli, M.; Friess, K.; Vopička, O.; De Angelis, M. G. Fluid Phase Equilib. 2013, 347, 35-44
80. Getman, R. B.; Bae, Y.-S.; Wilmer, C. E.; Snurr, R. Q. Chem. Rev. 2012, 112, 703-23
81. Lu, W.; Yuan, D.; Sculley, J.; Zhao, D.; Krishna, R.; Zhou, H.-C. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 18126-18129
82. Dawson, R.; Adams, D. J.; Cooper, A. I. Chem. Sci. 2011, 2, 1173-1177
83. Sumida, K.; Rogow, D. L.; Mason, J. a.; McDonald, T. M.; Bloch, E. D.; Herm, Z. R.; Bae, T.-H.; Long, J. R. Chem. Rev. 2012, 112, 724-781
84. Furmaniak, S.; Kowalczyk, P.; Terzyk, A. P.; Gauden, P. a.; Harris, P. J. F. J. Colloid Interface Sci. 2013, 397, 144-153
85. Larsen, G. S. Simulations and experiments on gas adsorption in novel microporous polymers. Ph.D. Dissertation. The Pennsylvania State University: University Park, PA, 2011.
86. Rufford, T.; Smart, S.; Watson, G.; Graham, B.; Boxall, J.; da Costa, J. D.; May, E. J. Petrol. Sci. Eng. 2012, 94-95, 123-154
87. Budd, P. M.; McKeown, N. B. Polym. Chem. 2010, 1, 63-68
88. Tagliabue, M.; Farrusseng, D.; Valencia, S.; Aguado, S.; Ravon, U.; Rizzo, C.; Corma, A.; Mirodatos, C. Chem. Eng. J. 2009, 155, 553-566
89. Bae, Y.-S.; Snurr, R. Q. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 11586-11596
90. Ma, X.; Swaidan, R.; Belmabkhout, Y.; Zhu, Y.; Litwiller, E.; Jouiad, M.; Pinnau, I.; Han, Y. Macromolecules 2012, 45, 3841-3849
91. Budd, P.; Mckeown, N.; Ghanem, B.; Msayib, K.; Fritsch, D.; Starannikova, L.; Belov, N.; Sanfirova, O.; Yampolskii, Y.; Shantarovich, V. J. Membr. Sci. 2008, 325, 851-860
92. Staiger, C. L.; Pas, S. J.; Hill, A. J.; Cornelius, C. J. Chem. Mater. 2008, 20, 2606-2608
93. Song, J.; Du, N.; Dai, Y.; Robertson, G. P.; Guiver, M. D.; Thomas, S.; Pinnau, I. Macromolecules 2008, 41, 7411-7417
94. Li, P.; Chung, T.; Paul, D. J. Membr. Sci. 2013, 432, 50-57