Hydrogen physisorption on metal-organic framework linkers and metalated linkers: A computational study of the factors that control binding strength

Journal of the American Chemical Society

Volumn 136, Issue 51, 2014, Pages 17827-17835

  Tsivion, Ehud ^a,b   Long, Jeffrey R ^a,b   Head Gordon, Martin ^a,b  

^a LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ADSORBENT; HYDROGEN; METAL ION; METAL ORGANIC FRAMEWORK;

ARTICLE; CHEMICAL ANALYSIS; COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS; DIPOLE; DISPERSION; ENERGY DECOMPOSITION ANALYSIS; ENTHALPY; GEOMETRY; HYDROGEN BOND; MOLECULAR INTERACTION; POLARIZATION; STATIC ELECTRICITY;

EID: 84919934541     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja5101323     Document Type: Article

References (55)

1. Li, B.; Wen, H.-M.; Zhou, W.; Chen, B. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 3468
2. Zhou, H.-C.; Long, J. R.; Yaghi, O. M. Chem. Rev. 2012, 112, 673
3. Yoon, M.; Srirambalaji, R.; Kim, K. Chem. Rev. 2012, 112, 1196
4. Li, J.-R.; Sculley, J.; Zhou, H.-C. Chem. Rev. 2012, 112, 869
5. Suh, M. P.; Park, H. J.; Prasad, T. K.; Lim, D.-W. Chem. Rev. 2012, 112, 782
6. Das, M. C.; Xiang, S.; Zhang, Z.; Chen, B. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 10510
7. Cohen, S. M. Chem. Rev. 2012, 112, 970
8. Bloch, E. D.; Britt, D.; Lee, C.; Doonan, C. J.; Uribe-Romo, F. J.; Furukawa, H.; Long, J. R.; Yaghi, O. M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14382
9. Evans, J. D.; Sumby, C. J.; Doonan, C. J. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 5933
10. 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
11. Dincə, M.; Long, J. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 6766
12. Sumida, K.; Stück, D.; Mino, L.; Chai, J.-D.; Bloch, E. D.; Zavorotynska, O.; Murray, L. J.; Dincə, M.; Chavan, S.; Bordiga, S.; Head-Gordon, M.; Long, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1083
13. Kubas, G. J. Chem. Rev. 2007, 107, 4152
14. Saillard, J. Y.; Hoffmann, R. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 2006
15. Kubas, G. J. J. Organomet. Chem. 2001, 635, 37
16. Lochan, R. C.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 1357
17. Lochan, R. C.; Khaliullin, R. Z.; Head-Gordon, M. Inorg. Chem. 2008, 47, 4032
18. Murray, L. J.; Dincə, M.; Long, J. R. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1294
19. Civalleri, B.; Napoli, F.; Noël, Y.; Roetti, C.; Dovesi, R. CrystEngComm 2006, 8, 364
20. Lee, T. B.; Kim, D.; Jung, D. H.; Choi, S. B.; Yoon, J. H.; Kim, J.; Choi, K.; Choi, S.-H. Catal. Today 2007, 120, 330
21. Sillar, K.; Hofmann, A.; Sauer, J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4143
22. Planas, N.; Dzubak, A. L.; Poloni, R.; Lin, L.-C.; McManus, A.; McDonald, T. M.; Neaton, J. B.; Long, J. R.; Smit, B.; Gagliardi, L. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7402
23. Verma, P.; Xu, X.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 12648
24. Xiao, D. J.; Bloch, E. D.; Mason, J. A.; Queen, W. L.; Hudson, M. R.; Planas, N.; Borycz, J.; Dzubak, A. L.; Verma, P.; Lee, K.; Bonino, F.; Crocellà, V.; Yano, J.; Bordiga, S.; Truhlar, D. G.; Gagliardi, L.; Brown, C. M.; Long, J. R. Nat. Chem. 2014, 6, 590
25. Bloch, E. D.; Hudson, M. R.; Mason, J. A.; Chavan, S.; Crocellà, V.; Howe, J. D.; Lee, K.; Dzubak, A. L.; Queen, W. L.; Zadrozny, J. M.; Geier, S. J.; Lin, L.-C.; Gagliardi, L.; Smit, B.; Neaton, J. B.; Bordiga, S.; Brown, C. M.; Long, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 10752
26. Li, H.; Eddaoudi, M.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Nature 1999, 402, 276
27. Forster, P. M.; Eckert, J.; Chang, J.-S.; Park, S.-E.; Férey, G.; Cheetham, A. K. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1309
28. Forster, P. M.; Eckert, J.; Heiken, B. D.; Parise, J. B.; Yoon, J. W.; Jhung, S. H.; Chang, J.-S.; Cheetham, A. K. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16846
29. FitzGerald, S. A.; Allen, K.; Landerman, P.; Hopkins, J.; Matters, J.; Myers, R.; Rowsell, J. L. C. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2008, 77, 224301
30. Vitillo, J. G.; Regli, L.; Chavan, S.; Ricchiardi, G.; Spoto, G.; Dietzel, P. D. C.; Bordiga, S.; Zecchina, A. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 8386
31. Khaliullin, R. Z.; Cobar, E. A.; Lochan, R. C.; Bell, A. T.; Head-Gordon, M. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 8753
32. Horn, P. R.; Sundstrom, E. J.; Baker, T. A.; Head-Gordon, M. J. Chem. Phys. 2013, 138, 134119
33. Shao, Y.; Fusti-Molnar, L.; Jung, Y.; Kussmann, J.; Ochsenfeld, C.; Brown, S. T.; Gilbert, A. T. B.; Slipchenko, L. V.; Levchenko, S. V.; O'Neill, D. P.; DiStasio, R. A., Jr.; Lochan, R. C.; Wang, T.; Beran, G. J. O.; Besley, N. A.; Herbert, J. M.; Yeh Lin, C.; Van Voorhis, T.; Hung Chien, S.; Sodt, A.; Steele, R. P.; Rassolov, V. A.; Maslen, P. E.; Korambath, P. P.; Adamson, R. D.; Austin, B.; Baker, J.; Byrd, E. F. C.; Dachsel, H.; Doerksen, R. J.; Dreuw, A.; Dunietz, B. D.; Dutoi, A. D.; Furlani, T. R.; Gwaltney, S. R.; Heyden, A.; Hirata, S.; Hsu, C.-P.; Kedziora, G.; Khalliulin, R. Z.; Klunzinger, P.; Lee, A. M.; Lee, M. S.; Liang, W.; Lotan, I.; Nair, N.; Peters, B.; Proynov, E. I.; Pieniazek, P. A.; Min Rhee, Y.; Ritchie, J.; Rosta, E.; David Sherrill, C.; Simmonett, A. C.; Subotnik, J. E.; Lee Woodcock, H., III; Zhang, W.; Bell, A. T.; Chakraborty, A. K.; Chipman, D. M.; Keil, F. J.; Warshel, A.; Hehre, W. J.; Schaefer, H. F., III; Kong, J.; Krylov, A. I.; Gill, P. M. W.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 3172
34. Gianinetti, E.; Raimondi, M.; Tornaghi, E. Int. J. Quantum Chem. 1996, 60, 157
35. Khaliullin, R. Z.; Head-Gordon, M.; Bell, A. T. J. Chem. Phys. 2006, 124, 204105
36. Khaliullin, R. Z.; Bell, A. T.; Head-Gordon, M. J. Chem. Phys. 2008, 128, 184112
37. Grimme, S. J. Comput. Chem. 2006, 27, 1787
38. Grimme, S.; Antony, J.; Ehrlich, S.; Krieg, H. J. Chem. Phys. 2010, 132, 154104
39. Weigend, F.; Ahlrichs, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 3297
40. Rappoport, D.; Furche, F. J. Chem. Phys. 2010, 133, 134105
41. Mardirossian, N.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 9904
42. Řezáč, J.; Hobza, P. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 2151
43. Vydrov, O. A.; Voorhis, T. V. J. Chem. Phys. 2010, 133, 244103
44. Ma, L.; Falkowski, J. M.; Abney, C.; Lin, W. Nat. Chem. 2010, 2, 838
45. Carson, F.; Agrawal, S.; Gustafsson, M.; Bartoszewicz, A.; Moraga, F.; Zou, X.; Martín-Matute, B. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 15337
46. Fei, H.; Cohen, S. M. Chem. Commun. 2014, 50, 4810
47. Bohnsack, A. M.; Ibarra, I. A.; Bakhmutov, V. I.; Lynch, V. M.; Humphrey, S. M. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16038
48. Wang, L.; Sun, Y.; Sun, H. Faraday Discuss. 2011, 151, 143
49. Getman, R. B.; Miller, J. H.; Wang, K.; Snurr, R. Q. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 2066
50. Brand, S. K.; Colón, Y. J.; Getman, R. B.; Snurr, R. Q. Microporous Mesoporous Mater. 2013, 171, 103
51. Tanabe, K. K.; Allen, C. A.; Cohen, S. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 9730
52. Fei, H.; Shin, J.; Meng, Y. S.; Adelhardt, M.; Sutter, J.; Meyer, K.; Cohen, S. M. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4965
53. Wheeler, S. E. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10262
54. Wheeler, S. E. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1029
55. Mondloch, J. E.; Bury, W.; Fairen-Jimenez, D.; Kwon, S.; DeMarco, E. J.; Weston, M. H.; Sarjeant, A. A.; Nguyen, S. T.; Stair, P. C.; Snurr, R. Q.; Farha, O. K.; Hupp, J. T. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10294