NMR study of small molecule adsorption in MOF-74-Mg

Journal of Chemical Physics

Volumn 138, Issue 15, 2013, Pages

  Lopez, M G ^a   Canepa, Pieremanuele ^a   Thonhauser, T ^a  

^a WAKE FOREST UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AB INITIO CALCULATIONS; ADSORBED MOLECULES; DENSITY FUNCTIONALS; METAL ORGANIC FRAMEWORK; NMR CALCULATIONS; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE(NMR); SIMPLE MODELING; SMALL MOLECULES;

ADSORBATES; ADSORPTION; CARBON DIOXIDE; JAVA PROGRAMMING LANGUAGE; MOLECULES; VAN DER WAALS FORCES;

SHIELDING;

EID: 84883282211     PISSN: 00219606     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.4800952     Document Type: Article

References (82)

1. B. Chen, M. Eddaoudi, S. T. Hyde, M. O'Keeffe, and O. M. Yaghi, Science 291, 1021 (2001).
2. M. Eddaoudi, H. Li, and O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc. 122, 1391 (2000).
3. N. L. Rosi, J. Eckert, M. Eddaoudi, D. T. Vodak, J. Kim, M. O'Keeffe, and O. M. Yaghi, Science 300, 1127 (2003).
4. S. L. James, Chem. Soc. Rev. 32, 276 (2003).
5. G. Ferey, Chem. Soc. Rev. 37, 191 (2008).
6. M. O'Keeffe, Chem. Soc. Rev. 38, 1215 (2009).
7. J. J. Perry IV, J. A. Perman, and M. J. Zaworotko, Chem. Soc. Rev. 38, 1400 (2009).
8. S. S. Han, J. L. Mendoza-Cortes, and W. A. Goddard III, Chem. Soc. Rev. 38, 1460 (2009).
9. R. E. Morris and X. H. Bu, Nat. Chem. 2, 353 (2010).
10. H. Furukawa, N. Ko, Y. B. Go, N. Aratani, S. B. Choi, E. Choi, A. O. Yazaydin, R. Q. Snurr, M. O'Keeffe, J. Kim, and O. M. Yaghi, Science 329, 424 (2010).
11. S. Bordiga, F. Bonino, K. P. Lillerud, and C. Lamberti, Chem. Soc. Rev. 39, 4885 (2010).
12. M. Eddaoudi, J. Kim, N. Rosi, D. Vodak, J. Wachter, M. O'Keeffe, and O. M. Yaghi, Science 295, 469 (2002).
13. S. Q. Ma, D. F. Sun, J. M. Simmons, C. D. Collier, D. Q. Yuan, and H. C. Zhou, J. Am. Chem. Soc. 130, 1012 (2008).
14. H. Wu, W. Zhou, and T. Yildirim, J. Am. Chem. Soc. 131, 4995 (2009).
15. A. P. Nelson, O. K. Farha, K. L. Mulfort, and J. T. Hupp, J. Am. Chem. Soc. 131, 458 (2009).
16. K. Sumida, S. Horike, S. S. Kaye, Z. R. Herm, W. L. Queen, C. M. Brown, F. Grandjean, G. J. Long, A. Dailly, and J. R. Long, Chem. Sci. 1, 184 (2010).
17. P. D. C. Dietzel, R. E. Johnsen, H. Fjellvag, S. Bordiga, E. Groppo, S. Chavan, and R. Blom, Chem. Commun. 2008, 5125.
18. D. M. D'Alessandro, B. Smit, and J. R. Long, Angew. Chem. Int. Ed. 49, 6058 (2010).
19. A. R. Millward and O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc. 127, 17998 (2005).
20. M. Dincǎ, A. Dailly, Y. Liu, C. M. Brown, D. A. Neumann, and J. R. Long, J. Am. Chem. Soc. 128, 16876 (2006).
21. P. M. Forster, J. Eckert, B. D. Heiken, J. B. Parise, J. W. Yoon, S. H. Jhung, J. S. Chang, and A. K. Cheetham, J. Am. Chem. Soc. 128, 16846 (2006).
22. J. G. Vitillo, L. Regli, S. Chavan, G. Ricchiardi, G. Spoto, P. D. C. Dietzel, S. Bordiga, and A. Zecchina, J. Am. Chem. Soc. 130, 8386 (2008).
23. L. J. Murray, M. Dincǎ, and J. R. Long, Chem. Soc. Rev. 38, 1294 (2009).
24. Y. H. Hu and L. Zhang, Adv. Mater. 22, E117 (2010).
25. J.-R. Li, R. J. Luppler, and H. C. Zhou, Chem. Soc. Rev. 38, 1477 (2009).
26. D. Britt, H. Furukawa, B. Wang, T. G. Glover, and O. M. Yaghi, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106, 20637 (2009).
27. H. Sato, R. Matsuda, K. Sugimoto, M. Takata, and S. Kitagawa, Nat. Mater. 9, 661 (2010).
28. S. Shimomura, M. Higuchi, R. Matsuda, K. Yoneda, Y. Hijikata, Y. Kubota, Y. Mita, J. Kim, M. Takata, and S. Kitagawa, Nat. Chem. 2, 633 (2010).
29. G. Ferey, C. Serre, T. Devic, G. Maurin, H. Jobic, P. L. Llewellyn, G. De Weireld, A. Vimont, M. Daturi, and J. S. Chang, Chem. Soc. Rev. 40, 550 (2011).
30. B. Xiao, P. S. Wheatley, X. B. Zhao, A. J. Fletcher, S. Fox, A. G. Rossi, I. L. Megson, S. Bordiga, L. Regli, K. M. Thomas, and R. E. Morris, J. Am. Chem. Soc. 129, 1203 (2007).
31. P. Horcajada, T. Chalati, C. Serre, B. Gillet, C. Sebrie, T. Baati, J. F. Eubank, D. Heurtaux, P. Clayette, C. Kreuz, J. S. Chang, Y. K. Hwang, V. Marsaud, P. N. Bories, L. Cynober, S. Gil, G. Ferey, P. Couvreur, and R. Gref, Nat. Mater. 9, 172 (2010).
32. Z. G. Xie, L. Q. Ma, K. E. deKrafft, A. Jin, and W. B. Lin, J. Am. Chem. Soc. 132, 922 (2010).
33. S. L. Qiu and G. S. Zhu, Coord. Chem. Rev. 253, 2891 (2009).
34. P. M. Forster and A. K. Cheetham, Top. Catal. 24, 79 (2003).
35. B. Kesanli and W. B. Lin, Coord. Chem. Rev. 246, 305 (2003).
36. J. Lee, O. K. Farha, J. Roberts, K. A. Scheidt, S. T. Nguyen, and J. T. Hupp, Chem. Soc. Rev. 38, 1450 (2009).
37. L. Ma, C. Abney, and W. Lin, Chem. Soc. Rev. 38, 1248 (2009).
38. A. Corma, H. Garcia, and F. X. Llabres i Xamena, Chem. Rev. 110, 4606 (2010).
39. Y. Liu, W. M. Xuan, and Y. Cui, Adv. Mater. 22, 4112 (2010).
40. H. L. Liu, Y. L. Liu, Y. W. Li, Z. Y. Tang, and H. F. Jiang, J. Phys. Chem. C 114, 13362 (2010).
41. K. E. Splan, A. M. Massari, and J. T. Hupp, J. Phys. Chem. B 108, 4111 (2004).
42. C. G. Silva, I. Luz, F. X. Llabres i Xamena, A. Corma, and H. Garcia, Chem. Eur. J. 16, 11133 (2010).
43. K. Tan, N. Nijem, P. Canepa, Q. Gong, J. Li, T. Thonhauser, and Y. J. Chabal, Chem. Mater. 24, 3153 (2012).
44. N. Nijem, H. Wu, P. Canepa, A. Marti, K. J. Balkus Jr, T. Thonhauser, J. Li, and Y. J. Chabal, J. Am. Chem. Soc. 134, 15201 (2012).
45. N. Nijem, P. Canepa, L. Kong, H. Wu, J. Li, T. Thonhauser, and Y. J. Chabal, J. Phys.: Condens. Matter 24, 424203 (2012).
46. F. Stallmach and J. Karger, J. Int. Ad. Soc. 5, 117 (1999).
47. O. Geier, R. Q. Snurr, F. Stallmach, and J. Karger, J. Chem. Phys. 120, 367 (2004).
48. J. Gonzalez, R. N. Devi, D. P. Tunstall, P. A. Cox, and P. A. Wright, Microporous Mesoporous Mater. 84, 97 (2005).
49. F. Stallmach, S. Groger, V. Kunzel, J. Karger, O. M. Yaghi, M. Hesse, and U. Muller, Angew. Chem. 45, 2123 (2006).
50. J. J. Gassensmith, H. Furukawa, R. A. Smaldone, R. S. Forgan, Y. Y. Botros, O. M. Yaghi, and J. F. Stoddart, J. Am. Chem. Soc. 133, 15312 (2011).
51. X. Kong, E. Scott, W. Ding, J. A. Mason, J. R. Long, and J. A. Reimer, J. Am. Chem. Soc. 134, 14341 (2012).
52. P. D. C. Dietzel, R. Blom, and H. Fjellvag, Eur. J. Inorg. Chem. 2008, 3624.
53. P. Canepa, N. Nijem, Y. J. Chabal, and T. Thonhauser, Phys. Rev. Lett. 110, 026102 (2013).
54. M. Dion, H. Rydberg, E. Schröder, D. C. Langreth, and B. I. Lundqvist, Phys. Rev. Lett. 92, 246401 (2004).
55. T. Thonhauser, V. R. Cooper, S. Li, A. Puzder, P. Hyldgaard, and D. C. Langreth, Phys. Rev. B 76, 125112 (2007).
56. D. C. Langreth, B. I. Lundqvist, S. D. Chakarova-Käck, V. R. Cooper, M. Dion, P. Hyldgaard, A. Kelkkanen, J. Kleis, L. Kong, S. Li, P. G. Moses, E. Murray, A. Puzder, H. Rydberg, E. Schröder, and T. Thonhauser, J. Phys.: Condens. Matter. 21, 084203 (2009).
57. T. Sagara, J. Klassen, and E. Ganz, J. Chem. Phys. 123, 214707 (2005).
58. A. M. Walker, B. Civalleri, B. Slater, C. Mellot-Draznieks, F. Cora, C. M. Zicovich-Wilson, G. Román-Pérez, J. M. Soler, and J. D. Gale, Angew. Chem. Int. Ed. 49, 7501 (2010).
59. N. Nour, P. Thissen, Y. Yao, R. C. Longo, K. Roodenko, H. Wu, Y. Zhao, K. Cho, J. Li, D. C. Langreth, and Y. J. Chabal, J. Am. Chem. Soc. 133, 12849 (2011).
60. L. Kong, Y. J. Chabal, and D. C. Langreth, Phys. Rev. B 83, 121402(R) (2011).
61. N. Nijem, J.-F. Veyan, L. Kong, H. Wu, Y. Zhao, J. Li, D. C. Langreth, and Y. J. Chabal, J. Am. Chem. Soc. 132, 14834 (2010).
62. Y. Yao, N. Nijem, J. Li, Y. J. Chabal, D. C. Langreth, and T. Thonhauser, Phys. Rev. B 85, 064302 (2012).
63. A. Centrone, D. Y. Siberio-Prez, A. R. Millward, O. M. Yaghi, A. J. Matzger, and G. Zerbi, Chem. Phys. Lett. 411, 516 (2005).
64. A. Kuc, T. Heine, G. Seifert, and H. A. Duarte, Chem. Eur. J. 14, 6597 (2008).
65. P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini, M. Calandra, R. Car, C. Cavazzoni, D. Ceresoli, G. L. Chiarotti, M. Cococcioni, I. Dabo, A. Dal Corso, S. Fabris, G. Fratesi, S. de Gironcoli, R. Gebauer, U. Gerstmann, C. Gougoussis, A. Kokalj, M. Lazzeri, L. Martin-Samos, N. Marzari, F. Mauri, R. Mazzarello, S. Paolini, A. Pasquarello, L. Paulatto, C. Sbraccia, S. Scandolo, G. Sclauzero, A. P. Seitsonen, A. Smogunov, P. Umari, and R. M. Wentzcovitch, J. Phys.: Condens Matter 21, 395502 (2009).
66. C. J. Pickard and F. Mauri, Phys. Rev. B 63, 245101 (2001).
67. Although the NMR parameters are being calculated for individual molecules, our calculations have shown that the so-called G = 0 contribution to the magnetic susceptibility related to the macroscopic shape of the sample does have a significant effect on the NMR results and needs to be included.
68. F. Mauri, B. G. Pfrommer, and S. G. Louie, Phys. Rev. Lett. 77, 5300 (1996).
69. T. Thonhauser, D. Ceresoli, and N. Marzari, Int. J. Quantum Chem. 109, 3336 (2009).
70. T. Thonhauser, D. Ceresoli, A. A. Mostofi, N. Marzari, R. Resta, and D. Vanderbilt, J. Chem. Phys. 131, 101101 (2009).
71. D. Ceresoli, N. Marzari, M. G. Lopez, and T. Thonhauser, Phys. Rev. B 81, 184424 (2010).
72. T. Thonhauser, Int. J. Mod. Phys. B 25, 1429 (2011).
73. T. Thonhauser, D. Ceresoli, D. Vanderbilt, and R. Resta, Phys. Rev. Lett. 95, 137205 (2005).
74. D. Ceresoli, T. Thonhauser, D. Vanderbilt, and R. Resta, Phys. Rev. B 74, 024408 (2006).
75. R. Resta, D. Ceresoli, T. Thonhauser, and D. Vanderbilt, ChemPhysChem 6, 1815 (2005).
76. G. Kresse and J. Furthmüller, Phys. Rev. B 54, 11169 (1996);
77. G. Kresse and D. Joubert, ibid. 59, 1758 (1999).
78. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel et al., GAUSSIAN 09, Revision A.1, Gaussian, Inc., Wallingford, CT, 2009.
79. W. Zhou, H. Wu, and T. J. Yildirim, J. Am. Chem. Soc. 130, 15268 (2008).
80. L. Valenzano, B. Civalleri, S. Chavan, G. T. Palomino, C. O. Areán, and S. Bordiga, J. Phys. Chem. C 114, 11185 (2010).
81. B. Kolb and T. Thonhauser, Phys. Rev. B 84, 045116 (2011).
82. Note that there is a difference of sign convention between this work and the work in Ref. 70.