Gas storage and diffusion through nanocages and windows in porous metal-organic framework Cu2(2,3,5,6-tetramethylbenzene-1,4- diisophthalate)(H2O)2

Chemistry of Materials

Volumn 26, Issue 16, 2014, Pages 4679-4695

  Li, Liangjun ^a   Bell, Jon G ^b   Tang, Sifu ^c   Lv, Xiaoxia ^c   Wang, Chao ^c   Xing, Yanlong ^c   Zhao, Xuebo ^a,c   Thomas, K Mark ^b  

^a CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM   (China)

^b NEWCASTLE UNIVERSITY   (United Kingdom)

^c QINGDAO INSTITUTE OF BIOENERGY AND BIOPROCESS TECHNOLOGY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ADSORPTION; ATMOSPHERIC PRESSURE; CARBON DIOXIDE; DIFFUSION; ENTHALPY; KINETIC PARAMETERS; KINETIC THEORY; METAL-ORGANIC FRAMEWORKS; ORGANOMETALLICS;

ADSORPTION CAPACITIES; ADSORPTION/DESORPTION KINETICS; CARBON DIOXIDE STORAGE; ENTHALPIES OF ACTIVATION; INTRA-PARTICLE DIFFUSION; KINETIC AND THERMODYNAMIC PARAMETERS; SECONDARY BUILDING UNITS; STRETCHED EXPONENTIAL;

ACTIVATION ENERGY;

EID: 84906689697     PISSN: 08974756     EISSN: 15205002     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cm403697m     Document Type: Article

References (110)

1. Makal, T. A.; Li, J. R.; Lu, W. G.; Zhou, H. C. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 7761
2. Sculley, J.; Yuan, D. Q.; Zhou, H. C. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2721
3. He, Y. B.; Zhou, W.; Krishna, R.; Chen, B. L. Chem. Commun. 2012, 48, 11813
4. Sircar, S. Adsorpt. Sci. Technol. 2001, 19, 347
5. Sircar, S.; Golden, T. C.; Rao, M. B. Carbon 1996, 34, 1
6. Li, J. R.; Sculley, J.; Zhou, H. C. Chem. Rev. 2012, 112, 869
7. Bell, J. G.; Angus, K.; Todd, C.; Thomas, K. M. Ind. Eng. Chem. Res. 2013, 52, 1335
8. Reid, C. R.; Thomas, K. M. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 10619
9. Wood, C. D.; Tan, B.; Trewin, A.; Su, F.; Rosseinsky, M. J.; Bradshaw, D.; Sun, Y.; Zhou, L.; Cooper, A. I. Adv. Mater. 2008, 20, 1916
10. Guo, Z. Y.; Wu, H.; Srinivas, G.; Zhou, Y. M.; Xiang, S. C.; Chen, Z. X.; Yang, Y. T.; Zhou, W.; O'Keeffe, M.; Chen, B. L. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 3178
11. Celzard, A.; Fierro, V. Energy Fuels 2005, 19, 573
12. Duren, T.; Sarkisov, L.; Yaghi, O. M.; Snurr, R. Q. Langmuir 2004, 20, 2683
13. DOE. U. MOVE program, 2013. https://arpa-e-foa.energy.gov/.
14. Yaghi, O. M.; O'Keeffe, M.; Ockwig, N. W.; Chae, H. K.; Eddaoudi, M.; Kim, J. Nature 2003, 423, 705
15. Ferey, G.; Mellot-Draznieks, C.; Serre, C.; Millange, F.; Dutour, J.; Surble, S.; Margiolaki, I. Science 2005, 309, 2040
16. Science 2005, 310, 1119.
17. Zhao, X.; Xiao, B.; Fletcher, A. J.; Thomas, K. M.; Bradshaw, D.; Rosseinsky, M. J. Science 2004, 306, 1012
18. Xiao, B.; Wheatley, P. S.; Zhao, X.; Fletcher, A. J.; Fox, S.; Rossi, A. G.; Megson, I. L.; Bordiga, S.; Regli, L.; Thomas, K. M.; Morris, R. E. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1203
19. Xiang, S. C.; Zhang, Z. J.; Zhao, C. G.; Hong, K. L.; Zhao, X. B.; Ding, D. R.; Xie, M. H.; Wu, C. D.; Das, M. C.; Gill, R.; Thomas, K. M.; Chen, B. L. Nat. Commun. 2011, 2, 204
20. Eddaoudi, M.; Moler, D. B.; Li, H.; Chen, B.; Reineke, T. M.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 319
21. Chen, B.; Zhao, X.; Putkham, A.; Hong, K.; Lobkovsky, E. B.; Hurtado, E. J.; Fletcher, A. J.; Thomas, K. M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 6411
22. Eddaoudi, M.; Kim, J.; Rosi, N.; Vodak, D.; Wachter, J.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Science 2002, 295, 469
23. Wu, H.; Simmons, J. M.; Liu, Y.; Brown, C. M.; Wang, X. S.; Ma, S.; Peterson, V. K.; Southon, P. D.; Kepert, C. J.; Zhou, H. C.; Yildirim, T.; Zhou, W. Chem. - Eur. J. 2010, 16, 5205
24. Kondo, M.; Okubo, T.; Asami, A.; Noro, S.-I.; Yoshitomi, T.; Kitagawa, S.; Ishii, T.; Matsuzaka, H.; Seki, K. Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38, 140
25. Yuan, D. Q.; Zhao, D.; Sun, D. F.; Zhou, H. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 5357
26. Ma, S.; Zhou, H. C. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 11734
27. Gedrich, K.; Senkovska, I.; Klein, N.; Stoeck, U.; Henschel, A.; Lohe, M. R.; Baburin, I. A.; Mueller, U.; Kaskel, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 8489
28. Ma, S. Q.; Sun, D. F.; Simmons, J. M.; Collier, C. D.; Yuan, D. Q.; Zhou, H. C. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1012
29. 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
30. Wu, H.; Zhou, W.; Yildirim, T. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4995
31. Sillar, K.; Sauer, J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18354
32. Chen, L. J.; Grajciar, L.; Nachtigall, P.; Duren, T. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 23074
33. Chui, S. S.-Y.; Lo, S. M.-F.; Charmant, J. P. H.; Orpen, A. G.; Willaims, I. D. Science 1999, 283, 1148
34. Lin, X.; Blake, A. J.; Wilson, C.; Sun, X. Z.; Champness, N. R.; George, M. W.; Hubberstey, P.; Mokaya, R.; Schroder, M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 10745
35. Lin, X.; Telepeni, I.; Blake, A. J.; Dailly, A.; Brown, C. M.; Simmons, J. M.; Zoppi, M.; Walker, G. S.; Thomas, K. M.; Mays, T. J.; Hubberstey, P.; Champness, N. R.; Schroder, M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2159
36. Hu, Y. X.; Xiang, S. C.; Zhang, W. W.; Zhang, Z. X.; Wang, L.; Bai, J. F.; Chen, B. L. Chem. Commun. 2009, 7551
37. Nugent, P.; Belmabkhout, Y.; Burd, S. D.; Cairns, A. J.; Luebke, R.; Forrest, K.; Pham, T.; Ma, S. Q.; Space, B.; Wojtas, L.; Eddaoudi, M.; Zaworotko, M. J. Nature 2013, 495, 80
38. Spek, A. L. J. Appl. Crystallogr. 2003, 36, 7
39. Lange's Handbook of Chemistry, 15 th ed.; McGraw-Hill: New York, 1999.
40. Lemmon, E. W.; Huber, M. L.; McLinden, M. G. NIST Standard Reference Database 23. NIST Reference Fluid Thermodynamic and Transport Propertiesî - ̧REFPROP Version 8; US Department of Commerce: Gaithersburg, MD, 2010.
41. Span, R.; Wagner, W. J. Phys. Chem. Ref. Data 1996, 25, 1509
42. Setzmann, U.; Wagner, W. J. Phys. Chem. Ref. Data 1991, 20, 1061
43. Lin, X.; Jia, J.; Zhao, X.; Thomas, K. M.; Blake, A. J.; Walker, G. S.; Champness, N. R.; Hubberstey, P.; Schroder, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 7358
44. Sing, K. S. W.; Everett, D. H.; Haul, R. A. W.; Moscou, L.; Pierotti, R. A.; Rouquerol, J.; Siemieniewska, T. Pure Appl. Chem. 1985, 57, 603
45. Thomas, K. M. Dalton Trans. 2009, 1487
46. Handbook of Compressed Gases, 3 rd ed.; Van Nostrand Reinhold: New York, 1990.
47. Cole, J. H.; Everett, D. H.; Marshall, C. T.; Paniego, A. R.; Powl, J. C.; Rodriguez-Reinoso, F. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1974, 70, 2154
48. Reid, C. R.; Thomas, K. M. Langmuir 1999, 15, 3206
49. Sircar, S. Ind. Eng. Chem. Res. 1999, 38, 3670
50. Myers, A. L.; Monson, P. A. Adsorpt. - J. Int. Adsorpt. Soc. 2014, 20, 591
51. Yang, S. H.; Lin, X.; Lewis, W.; Suyetin, M.; Bichoutskaia, E.; Parker, J. E.; Tang, C. C.; Allan, D. R.; Rizkallah, P. J.; Hubberstey, P.; Champness, N. R.; Thomas, K. M.; Blake, A. J.; Schroder, M. Nat. Mater. 2012, 11, 710
52. Llewellyn, P. L.; Bourrelly, S.; Serre, C.; Vimont, A.; Daturi, M.; Hamon, L.; De Weireld, G.; Chang, J. S.; Hong, D. Y.; Hwang, Y. K.; Jhung, S. H.; Ferey, G. Langmuir 2008, 24, 7245
53. Rexer, T. F. T.; Benham, M. J.; Aplin, A. C.; Thomas, K. M. Energy Fuels 2013, 27, 3099
54. Swan, E.; Urquhart, A. R. J. Phys. Chem. 1927, 31, 251
55. Iliin, B. Z. Phys. Chem. 1923, 107, 145
56. Llewellyn, P. L.; Bourrrelly, S.; Serre, C.; Filinchuk, Y.; Ferey, G. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45 (46) 7751
57. Banerjee, R.; Furukawa, H.; Britt, D.; Knobler, C.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3875
58. An, J.; Geib, S. J.; Rosi, N. L. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 38
59. Chen, B.; Ma, S.; Hurtado, E. J.; Lobkovsky, E. B.; Zhou, H. C. Inorg. Chem. 2007, 46, 8490
60. Chen, B.; Ma, S.; Zapata, F.; Fronczek, F. R.; Lobkovsky, E. B.; Zhou, H.-C. Inorg. Chem. 2007, 46, 1233
61. Nugent, P.; Rhodus, V.; Pham, T.; Tudor, B.; Forrest, K.; Wojtas, L.; Space, B.; Zaworotko, M. Chem. Commun. 2013, 49, 1606
62. Du, L. T.; Lu, Z. Y.; Zheng, K. Y.; Wang, J. Y.; Zheng, X.; Pan, Y.; You, X. Z.; Bai, J. F. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 562
63. Breck, D. W. In Zeolite Molecular Sieves: Structure, Chemistry and Use; Wiley: New York, 1974; p 593.
64. Webster, C. E.; Drago, R. S.; Zerner, M. C. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 5509
65. Ainscough, A. N.; Dollimore, D. Langmuir 1987, 3, 708
66. Glueckauf, E.; Coates, J. I. J. Chem. Soc. 1947, 1315
67. Glueckauf, E. Trans. Faraday Soc. 1955, 51, 1540
68. Loughlin, K. F.; Hassan, M. M.; Fatehi, A. I.; Zahur, M. Gas Sep. Purif. 1993, 7, 264
69. Crank, J. The Mathematics of Diffusion, 2 nd ed.; Clarendon Press: Oxford, U.K., 1975.
70. Klafter, J.; Shlesinger, M. F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1986, 83, 848
71. Kortunov, P.; Chmelik, C.; Karger, J.; Rakoczy, R. A.; Ruthven, D. M.; Traa, Y.; Vasenkov, S.; Weitkamp, J. Adsorpt. - J. Int. Adsorpt. Soc. 2005, 11, 235
72. Forster, T. Z. Naturforsch., A: Phys., Phys. Chem., Kosmophys. 1949, 4, 321
73. Palmer, R. G.; Stein, D. L.; Abrahams, E.; Anderson, P. W. Phys. Rev. Lett. 1984, 53, 958
74. Glarum, S. H. J. Chem. Phys. 1960, 33, 1371
75. Bordewijk, P. Chem. Phys. Lett. 1975, 32, 592
76. Shlesinger, M. F.; Montroll, E. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1984, 81, 1280
77. Fletcher, A. J.; Cussen, E. J.; Bradshaw, D.; Rosseinsky, M. J.; Thomas, K. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9750
78. Fletcher, A. J.; Thomas, K. M. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 2107
79. Fletcher, A. J.; Yuzak, Y.; Thomas, K. M. Carbon 2006, 44, 989
80. Bell, J. G.; Zhao, X.; Uygur, Y.; Thomas, K. M. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 2776
81. Zhao, X.; Villar-Rodil, S.; Fletcher, A. J.; Thomas, K. M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 9947
82. Fletcher, A. J.; Cussen, E. J.; Prior, T. J.; Rosseinsky, M. J.; Kepert, C. J.; Thomas, K. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 10001
83. LeVan, M. D. In Adsorption Science and Technology, NATO ASI Series E Applied Science; Rodriguez, A. E.; LeVan, M. D., Eds.; Kluwer: Dordrecht, The Netherlands, 1989; Vol. 158, p 149.
84. Zhao, Z. X.; Li, Z.; Lin, Y. S. Ind. Eng. Chem. Res. 2009, 48, 10015
85. Sabouni, R.; Kazemian, H.; Rohani, S. Microporous Mesoporous Mater. 2013, 175, 85
86. Bux, H.; Chmelik, C.; van Baten, J. M.; Krishna, R.; Caro, J. Adv. Mater. 2010, 22, 4741
87. Chmelik, C.; van Baten, J.; Krishna, R. J. Membr. Sci. 2012, 397, 87
88. Vidoni, A.; Ruthven, D. Microporous Mesoporous Mater. 2012, 159, 57
89. Binder, T.; Chmelik, C.; Karger, J.; Martinez-Joaristi, A.; Gascon, J.; Kapteijn, F.; Ruthven, D. Microporous Mesoporous Mater. 2013, 180, 219
90. Vidoni, A.; Ruthven, D. M. Ind. Eng. Chem. Res. 2012, 51, 1383
91. Bleken, B. T. L.; Lillerud, K. P.; Splith, T.; Pusch, A. K.; Stallmach, F. Microporous Mesoporous Mater. 2013, 182, 25
92. Deroche, I.; Maurin, G.; Borah, B. J.; Yashonath, S.; Jobic, H. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 5027
93. Jobic, H.; Methivier, A.; Ehlers, G.; Farago, B.; Haeussler, W. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 364
94. Chen, Y.-D.; Yang, R. T. Carbon 1998, 36, 1525
95. Heink, W.; Karger, J.; Pfeifer, H.; Salverda, P.; Datema, K. P.; Nowak, A. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1992, 88, 515
96. Ruthven, D. M.; Loughlin, K. F. J. Chem. Soc., Faraday Trans. I 1972, 68, 696
97. Fernandez, M.; Woo, T. K.; Wilmer, C. E.; Snurr, R. Q. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 7681
98. Chagger, H. K.; Ndaji, F. E.; Sykes, M. L.; Thomas, K. M. Carbon 1995, 33, 1405
99. Chmelik, C.; Bux, H.; Caro, J.; Heinke, L.; Hibbe, F.; Titze, T.; Kaerger, J. Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 085902
100. Yang, R. T. Gas Separation by Adsorption Processes; Butterworths: Boston, MA, 1987.
101. Kapoor, R. R.; Yang, R. T.; Wong, C. Catal. Rev. Sci. Eng. 1989, 31, 129
102. Rosenbach, N.; Jobic, H.; Ghoufi, A.; Salles, F.; Maurin, G.; Bourrelly, S.; Llewellyn, P. L.; Devic, T.; Serre, C.; Ferey, G. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 6611
103. Stallmach, F.; Groger, S.; Kunzel, V.; Karger, J.; Yaghi, O. M.; Hesse, M.; Muller, U. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 2123
104. Hibbe, F.; Chmelik, C.; Heinke, L.; Pramanik, S.; Li, J.; Ruthven, D. M.; Tzoulaki, D.; Karger, J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2804
105. Zheng, B. S.; Bai, J. F.; Duan, J. G.; Wojtas, L.; Zaworotko, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 748
106. Liang, Z. J.; Marshall, M.; Chaffee, A. L. Energy Fuels 2009, 23, 2785
107. Wang, X. S.; Ma, S. Q.; Rauch, K.; Simmons, J. M.; Yuan, D.; Wang, X. P.; Yildirim, T.; Cole, W. C.; Lopez, J. J.; Meijere, A. D.; Zhou, H. C. Chem. Mater. 2008, 20, 3145
108. Senkovska, I.; Kaskel, S. Microporous Mesoporous Mater. 2008, 112, 108
109. Peng, Y.; Srinivas, G.; Wilmer, C. E.; Eryazici, I.; Snurr, R. Q.; Hupp, J. T.; Yildirim, T.; Farha, O. K. Chem. Commun. 2013, 49, 2992
110. Duan, X.; Yu, J.; Cai, J.; He, Y.; Wu, C.; Zhou, W.; Yildirim, T.; Zhang, Z.; Xiang, S.; O'Keeffe, M.; Chen, B.; Qian, G. Chem. Commun. 2013, 49, 2043