Gas membrane selectivity enabled by zeolitic imidazolate framework electrostatics

Chemistry of Materials

Volumn 26, Issue 13, 2014, Pages 3976-3985

  Ray, Keith G ^a   Olmsted, David L ^a   Burton, Jessica M R ^a,d   Houndonougbo, Yao ^b   Laird, Brian B ^c   Asta, Mark ^a  

^a Lawrence Berkeley National Laboratory   (United States)

^b EASTERN WASHINGTON UNIVERSITY   (United States)

^c UNIVERSITY OF KANSAS   (United States)

^d Department of Obstetrics Gynecology   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CALCULATIONS; ELECTROSTATICS; MOLECULAR SIEVES; VAN DER WAALS FORCES;

ADSORPTION SELECTIVITY; DENSITY-FUNCTIONAL METHODS; DIFFUSION SELECTIVITY; FIRST-PRINCIPLES CALCULATION; FUNCTIONALIZATIONS; MEMBRANE SELECTIVITY; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; ZEOLITIC IMIDAZOLATE FRAMEWORKS;

CARBON DIOXIDE;

EID: 84903955053     PISSN: 08974756     EISSN: 15205002     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cm5015477     Document Type: Article

References (75)

1. Burnham, A.; Han, J.; Clark, C. E.; Wang, M.; Dunn, J. B.; Palou-Rivera, I. Environ. Sci. Technol. 2011, 46, 619
2. DeSutter, T. M.; Ham, J. M. J. Environ. Qual. 2005, 34, 198
3. Basu, S.; Khan, A. L.; Cano-Odena, A.; Liu, C.; Vankelecom, I. F. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 750
4. Kidnay, A. J.; Parrish, W. R. Fundamentals of Natural Gas Processing; CRC Press: Boca Raton, FL, 2006; Vol. 200.
5. Merkel, T.; Freeman, B.; Spontak, R.; He, Z.; Pinnau, I.; Meakin, P.; Hill, A. Science 2002, 296, 519
6. Thornton, A.; Dubbeldam, D.; Liu, M.; Ladewig, B.; Hill, A.; Hill, M. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7637
7. Phan, A.; Doonan, C.; Uribe-Romo, F.; Knobler, C.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. Acc. Chem. Res. 2010, 43, 58
8. Chmelik, C.; Voß, H.; Bux, H.; Caro, J. Chem. Ing. Tech. 2011, 83, 104
9. Krishna, R.; Van Baten, J. Chem. Eng. J. 2007, 133, 121
10. Wijmans, J.; Baker, R. J. Membr. Sci. 1995, 107, 1
11. Krishna, R.; van Baten, J. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 10593
12. Caro, J. Curr. Opin. Chem. Eng. 2011, 1, 77
13. Li, J.; Kuppler, R.; Zhou, H. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1477
14. Bux, H.; Chmelik, C.; van Baten, J. M.; Krishna, R.; Caro, J. Adv. Mater. 2010, 22, 4741
15. Saha, D.; Bao, Z.; Jia, F.; Deng, S. Environ. Sci. Technol. 2010, 44, 1820
16. Keskin, S.; Sholl, D. S. Ind. Eng. Chem. Res. 2008, 48, 914
17. Battisti, A.; Taioli, S.; Garberoglio, G. Microporous Mesoporous Mater. 2011, 143, 46
18. Atci, E.; Keskin, S. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 15525
19. Keskin, S. J. Phys. Chem. C 2010, 115, 800
20. Liu, J.; Keskin, S.; Sholl, D. S.; Johnson, J. K. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 12560
21. Yilmaz, G.; Keskin, S. Ind. Eng. Chem. Res. 2012, 51, 14218
22. Liu, J.; Rankin, R. B.; Karl Johnson, J. Mol. Simul. 2009, 35, 60
23. Yu, D.; Yazaydin, A. O.; Lane, J. R.; Pascal, D.; Snurr, R. Q. Chem. Sci. 2013, 4, 3544
24. Park, K. S.; Ni, Z.; Côté, A. P.; Choi, J. Y.; Huang, R.; Uribe-Romo, F. J.; Chae, H. K.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 10186
25. Banerjee, R.; Phan, A.; Wang, B.; Knobler, C.; Furukawa, H.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Science 2008, 319, 939
26. Morris, W.; Leung, B.; Furukawa, H.; Yaghi, O. K.; He, N.; Hayashi, H.; Houndonougbo, Y.; Asta, M.; Laird, B. B.; Yaghi, O. M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11006
27. Ray, K. G.; Olmsted, D. L.; Houndonougbo, Y. A.; Laird, B. B.; Asta, M. D. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 14642
28. Houndonougbo, Y.; Signer, C.; He, N.; Morris, W.; Furukawa, H.; Ray, K. G.; Olmsted, D. L.; Asta, M.; Laird, B. B.; Yaghi, O. M. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 10326
29. Ray, K. G.; Olmsted, D.; He, N.; Houndonougbo, Y.; Laird, B. B.; Asta, M. Phys. Rev. B 2012, 85, 085410
30. Banerjee, R.; Furukawa, H.; Britt, D.; Knobler, C.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3875
31. Liu, Z.; Grande, C. A.; Li, P.; Yu, J.; Rodrigues, A. E. Sep. Purif. Technol. 2011, 81, 307
32. Liu, B.; Smit, B. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 8515
33. Li, B.; Wei, S.; Chen, L. Mol. Simul. 2011, 37, 1131
34. Rankin, R. B.; Liu, J.; Kulkarni, A. D.; Johnson, J. K. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 16906
35. Amrouche, H.; Aguado, S.; Pérez-Pellitero, J.; Chizallet, C.; Siperstein, F.; Farrusseng, D.; Bats, N.; Nieto-Draghi, C. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 16425
36. Morris, W.; He, N.; Ray, K. G.; Klonowski, P.; Furukawa, H.; Daniels, I. N.; Houndonougbo, Y. A.; Asta, M.; Yaghi, O. M.; Laird, B. B. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 24084
37. Henkelman, G.; Uberuaga, B. P.; Jónsson, H. J. Chem. Phys. 2000, 113, 9901
38. Dion, M.; Dydberg, H.; Schröder, E.; Langreth, D. C.; Lundqvist, B. I. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 246401
39. Lee, K.; Murray, é. D.; Kong, L.; Lundqvist, B. I.; Langreth, D. C. Phys. Rev. B 2010, 82, 081101
40. Klimeš, J.; Bowler, D. R.; Michaelides, A. J. Phys.: Condens. Matter 2010, 22, 022201
41. Deng, H.; Grunder, S.; Cordova, K. E.; Valente, C.; Furukawa, H.; Hmadeh, M.; Gándara, F.; Whalley, A. C.; Liu, Z.; Asahina, S.; Kazumori, H.; O'Keeffe, M.; Terasaki, O.; Stoddart, J. F.; Yaghi, O. M. Science 2012, 336, 1018
42. Plimpton, S. Fast Parallel Algorithms for Short-Range Molecular Dynamics, J. Comp Phys. 1995, 117, 1-19 http://lammps.sandia.gov
43. Martin, M. G.; Chen, B.; Wick, C. D.; Potoff, J. J.; Stubbs, J. M.; Siepmann, J. I. MCCCS Towhee http://towhee.sourceforge.net.
44. Harris, J. G.; Yung, K. H. J. Phys. Chem. 1995, 99, 12021
45. Stubbs, J. M.; Potoff, J. J.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 17596
46. Rappe, A. K.; Casewit, C. J.; Colwell, K.; Goddard Iii, W.; Skiff, W. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 10024
47. Jorgensen, W. L.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1657
48. Ryckaert, J.-P.; Ciccotti, G.; Berendsen, H. J. J. Comput. Phys. 1977, 23, 327
49. Nosé, S. J. Chem. Phys. 1984, 81, 511
50. Hoover, W. G. Phys. Rev. A 1985, 31, 1695
51. Martyna, G. J.; Klein, M. J.; Tuckerman, M. J. Chem. Phys. 1993, 97, 2635
52. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1993, 47, 558R
53. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1994, 49, 14251
54. Kresse, G.; Furthmuller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15
55. Kresse, G.; Furthmuller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169
56. Klimeš, J.; Bowler, D. R.; Michaelides, A. Phys. Rev. B 2011, 83, 195131
57. Blöchl, P. Phys. Rev. B 1994, 50, 17953
58. Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 50, 17953
59. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865
60. Román-Pérez, G.; Soler, J. M. Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 096102
61. Canepa, P.; Nijem, N.; Chabal, Y. J.; Thonhauser, T. Phys. Rev. Lett. 2013, 110, 026102
62. Watanabe, T.; Keskin, S.; Nair, S.; Sholl, D. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 11389
63. Hänggi, P.; Talkner, P.; Borkovec, M. Rev. Mod. Phys. 1990, 62, 251
64. Haldoupis, E.; Watanabe, T.; Nair, S.; Sholl, D. S. ChemPhysChem 2012, 13, 3449
65. Atci, E.; Erucar, I.; Keskin, S. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 6833
66. Song, Q.; Nataraj, S.; Roussenova, M. V.; Tan, J. C.; Hughes, D. J.; Li, W.; Bourgoin, P.; Alam, M. A.; Cheetham, A. K.; Al-Muhtaseb, S. A.; Sivaniah, E. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 8359
67. Zou, X.; Zhang, F.; Thomas, S.; Zhu, G.; Valtchev, V.; Mintova, S. Chem.-Eur. J. 2011, 17, 12076
68. Huang, A.; Dou, W.; Caro, J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 15562
69. Li, Y.-S.; Liang, F.-Y.; Bux, H.; Feldhoff, A.; Yang, W.-S.; Caro, J. Angew. Chem. 2010, 122, 558
70. McCarthy, M. C.; Varela-Guerrero, V.; Barnett, G. V.; Jeong, H.-K. Langmuir 2010, 26, 14636
71. Liu, Y.; Hu, E.; Khan, E. A.; Lai, Z. J. Membr. Sci. 2010, 353, 36
72. Bae, T.-H.; Lee, J. S.; Qiu, W.; Koros, W. J.; Jones, C. W.; Nair, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 9863
73. Perez, E. V.; Balkus, K. J.; Ferraris, J. P.; Musselman, I. H. J. Membr. Sci. 2009, 328, 165
74. Zhang, Y.; Musselman, I. H.; Ferraris, J. P.; Balkus, K. J., Jr. J. Membr. Sci. 2008, 313, 170
75. Robeson, L. M. J. Membr. Sci. 2008, 320, 390