Separation of C2 Hydrocarbons by Porous Materials: Metal Organic Frameworks as Platform

Comments on Inorganic Chemistry

Volumn 35, Issue 1, 2015, Pages 18-38

  Banerjee, Debasis ^a   Liu, Jun ^a   Thallapally, Praveen K ^a  

^a PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

acetylene; adsorption; ethane; ethylene; gas adsorption; hydrocarbon; metal organic framework; porous aromatic framework; porous materials; zeolites

Indexed keywords

EID: 84923623014     PISSN: 02603594     EISSN: 15489574     Source Type: Journal    
DOI: 10.1080/02603594.2014.976704     Document Type: Note

References (35)

1. (a) Yang, R. T. Gas Separation by Adsorption Processes; Imperial College Press: London, 1997; 352; (b) Breck, D. W. Zeolite Molecular Sieves, Structure, Chemistry and Use’ John Wiley & Sons: New York, 1974; 771; (c) Meyers, R. A. Handbook of Petroleum Refining Processes; McGraw Hill: New York, 2003; 900; (d) Wu, H. H.; Gong, Q. H.; Olson, D. H.; Li, J. Chem. Rev.2012, 112 (2), 836–868; (e) He, Y. B.; Zhou, W.; Krishna, R.; Chen, B. L. Chem. Commun.2012, 48 (97), 11813–11831; (f) Herm, Z. R.; Bloch, E. D.; Long, J. R. Chem. Mater.2014, 26 (1), 323–338; (g) Kerry, F. G. Industrial Gas Handbook: Gas Separation and Purification; CRC Press: Boca Raton, FL, 2007.
2. (a) Dong, J. H.; Lin, Y. S.; Liu, W. Aiche J. 2000, 46 (10), 1957–1966; (b) Eldridge, R. B. Ind. Eng. Chem. Res. 1993, 32 (10), 2208–2212.
3. (a) Newalkar, B. L.; Choudary, N. V.; Kumar, P.; Komarneni, S.; Bhat, T. S. G. Chem. Mater. 2002, 14 (1), 304–309; (b) Saini, V. K.; Pinto, M.; Pires, J. Sep. Sci. Technol. 2011, 46 (1), 137–146.
4. (a) Zhou, H. C.; Long, J. R.; Yaghi, O. M. Chem. Rev. 2012, 112 (2), 673–674; (b) Getman, R. B.; Bae, Y. S.; Wilmer, C. E.; Snurr, R. Q. Chem. Rev. 2012, 112 (2), 703–723; (c) O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Chem. Rev. 2012, 112 (2), 675–702; (d) Stock, N.; Biswas, S. Chem. Rev. 2012, 112 (2), 933–969; (e) Suh, M. P.; Park, H. J.; Prasad, T. K.; Lim, D. W. Chem. Rev. 2012, 112 (2), 782–835; (f) 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 (2), 724–781; (g) Yoon, M.; Srirambalaji, R.; Kim, K. Chem. Rev. 2012, 112 (2), 1196–1231; (h) Lu, G.; Li, S. Z.; Guo, Z.; Farha, O. K.; Hauser, B. G.; Qi, X. Y.; Wang, Y.; Wang, X.; Han, S. Y.; Liu, X. G.; DuChene, J. S.; Zhang, H.; Zhang, Q. C.; Chen, X. D.; Ma, J.; Loo, S. C. J.; Wei, W. D.; Yang, Y. H.; Hupp, J. T.; Huo, F. W. Nat. Chem. 2012, 4 (4), 310–316; (i) Zhang, W.; Xiong, R. G. Chem. Rev. 2012, 112 (2), 1163–1195; (j) Cui, Y. J.; Yue, Y. F.; Qian, G. D.; Chen, B. L. Chem. Rev. 2012, 112 (2), 1126–1162; (k) Kreno, L. E.; Leong, K.; Farha, O. K.; Allendorf, M.; Van Duyne, R. P.; Hupp, J. T. Chem. Rev. 2012, 112 (2), 1105–1125; (l) Cohen, S. M. Chem. Rev. 2012, 112 (2), 970–1000; (m) Dzubak, A. L.; Lin, L. C.; Kim, J.; Swisher, J. A.; Poloni, R.; Maximoff, S. N.; Smit, B.; Gagliardi, L. Nat. Chem. 2012, 4 (10), 810–816; (n) Liu, J.; Thallapally, P. K.; McGrail, B. P.; Brown, D. R.; Liu, J. Chemical Society reviews 2012, 41 (6), 2308–2322; (o) Banerjee, D.; Parise, J. B. Cryst. Growth Des. 2011, 11 (10), 4704–4720.
5. Graetz, J. Chem. Soc. Rev. 2009, 38 (1), 73–82.
6. Ruthven, D. M. Principles of Adsorption and Adsorption Processes; John Wiley & Sons: Hoboken, NJ, 1984; 464.
7. (a) Britt, D.; Furukawa, H.; Wang, B.; Glover, T. G.; Yaghi, O. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106 (49), 20637–20640; (b) Caskey, S. R.; Wong-Foy, A. G.; Matzger, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130 (33), 10870–10871.
8. Li, K. H.; Olson, D. H.; Seidel, J.; Emge, T. J.; Gong, H. W.; Zeng, H. P.; Li, J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131 (30), 10368.
9. (a) Olson, D. H.; Camblor, M. A.; Villaescusa, L. A.; Kuehl, G. H. Micropor. Mesopor. Mat. 2004, 67 (1), 27–33; (b) Barrett, P. A.; Boix, T.; Puche, M.; Olson, D. H.; Jordan, E.; Koller, H.; Camblor, M. A. Chem. Commun. 2003, 17, 2114–2115; (c) Ruthven, D. M.; Reyes, S. C. Micropor. Mesopor. Mat. 2007, 104 (1–3), 59–66.
10. Pan, L.; Olson, D. H.; Ciemnolonski, L. R.; Heddy, R.; Li, J. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45 (4), 616–619.
11. (a) Nijem, N.; Wu, H. H.; Canepa, P.; Marti, A.; Balkus, K. J.; Thonhauser, T.; Li, J.; Chabal, Y. J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (37), 15201–15204; (b) Wu, H. H.; Reali, R. S.; Smith, D. A.; Trachtenberg, M. C.; Li, J. Chem.-Eur. J. 2010, 16 (47), 13951–13954; (c) Gucuyener, C.; van den Bergh, J.; Gascon, J.; Kapteijn, F. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132 (50), 17704–17706; (d) Bux, H.; Chmelik, C.; Krishna, R.; Caro, J. J. Membrane Sci. 2011, 369 (1–2), 284–289; (e) van den Bergh, J.; Gucuyener, C.; Pidko, E. A.; Hensen, E. J. M.; Gascon, J.; Kapteijn, F. Chem.-Eur. J. 2011, 17 (32), 8832–8840.
12. Lan, A. J.; Li, K. H.; Wu, H. H.; Kong, L. Z.; Nijem, N.; Olson, D. H.; Emge, T. J.; Chabal, Y. J.; Langreth, D. C.; Hong, M. C.; Li, J. Inorg. Chem. 2009, 48 (15), 7165–7173.
13. (a) Zhao, Y. G.; Wu, H. H.; Emge, T. J.; Gong, Q. H.; Nijem, N.; Chabal, Y. J.; Kong, L. Z.; Langreth, D. C.; Liu, H.; Zeng, H. P.; Li, J. Chem.-Eur. J. 2011, 17 (18), 5101–5109; (b) Vaidhyanathan, R.; Iremonger, S. S.; Shimizu, G. K. H.; Boyd, P. G.; Alavi, S.; Woo, T. K. Science 2010, 330 (6004), 650–653.
14. (a) Kizzie, A. C.; Wong-Foy, A. G.; Matzger, A. J. Langmuir 2011, 27 (10), 6368–6373; (b) Liu, J.; Wang, Y.; Benin, A. I.; Jakubczak, P.; Willis, R. R.; LeVan, M. D. Langmuir 2010, 26 (17), 14301–14307.
15. (a) Plonka, A. M.; Banerjee, D.; Woerner, W. R.; Zhang, Z. J.; Li, J.; Parise, J. B. Chem. Commun. 2013, 49 (63), 7055–7057; (b) Plonka, A. M.; Banerjee, D.; Woerner, W. R.; Zhang, Z. J.; Nijem, N.; Chabal, Y. J.; Li, J.; Parise, J. B. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52 (6), 1692–1695; (c) Banerjee, D.; Zhang, Z. J.; Plonka, A. M.; Li, J.; Parise, J. B. Cryst. Growth Des. 2012, 12 (5), 2162–2165.
16. Cheung, O.; Hedin, N. Rsc. Adv. 2014, 4 (28), 14480–14494.
17. (a) Aguado, S.; Bergeret, G.; Daniel, C.; Farrusseng, D. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (36), 14635–14637; (b) Anson, A.; Wang, Y.; Lin, C. C. H.; Kuznicki, T. M.; Kuznicki, S. M. Chem. Eng. Sci. 2008, 63 (16), 4171–4175; (c) Anson, A.; Lin, C. C. H.; Kuznicki, T. M.; Kuznicki, S. M. Chem. Eng. Sci. 2010, 65 (2), 807–811; (d) Grande, C. A.; Lind, A.; Vistad, Ø.; Akporiaye, D. Ind. Eng. Chem. Res. 2014, 53 (40), 15522–15530; (e) Shi, M.; Avila, A. M.; Yang, F.; Kuznicki, T. M.; Kuznicki, S. M. Chem. Eng. Sci. 2011, 66 (12), 2817–2822.
18. (a) van Miltenburg, A.; Gascon, J.; Zhu, W.; Kapteijn, F.; Moulijn, J. A. Adsorption 2008, 14 (2–3), 309–321; (b) van Miltenburg, A.; Zhu, W.; Kapteijn, F.; Moulijn, J. A. Chem. Eng. Res. Des. 2006, 84 (A5), 350–354.
19. Hutson, N. D.; Reisner, B. A.; Yang, R. T.; Toby, B. H. Chem. Mater. 2000, 12 (10), 3020–3031.
20. Shi, M.; Lin, C. C. H.; Kuznicki, T. M.; Hashisho, Z.; Kuznicki, S. M. Chem. Eng. Sci. 2010, 65 (11), 3494–3498.
21. Anderson, M. W.; Terasaki, O.; Ohsuna, T.; Philippou, A.; Mackay, S. P.; Ferreira, A.; Rocha, J.; Lidin, S. Nature 1994, 367 (6461), 347–351.
22. (a) Ben, T.; Ren, H.; Ma, S. Q.; Cao, D. P.; Lan, J. H.; Jing, X. F.; Wang, W. C.; Xu, J.; Deng, F.; Simmons, J. M.; Qiu, S. L.; Zhu, G. S. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48 (50), 9457–9460; (b) Ben, T.; Qiu, S. L. Crystengcomm 2013, 15(1), 17–26; (c) Lu, W. G.; Yuan, D. Q.; Sculley, J. L.; Zhao, D.; Krishna, R.; Zhou, H. C. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133 (45), 18126–18129; (d) Li, B. Y.; Zhang, Y. M.; Krishna, R.; Yao, K. X.; Han, Y.; Wu, Z. L.; Ma, D. X.; Shi, Z.; Pham, T.; Space, B.; Liu, J.; Thallapally, P. K.; Liu, J.; Chrzanowski, M.; Ma, S. Q. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136 (24), 8654–8660.
23. He, Y. B.; Krishna, R.; Chen, B. L. Energy Environ. Sci. 2012, 5 (10), 9107–9120.
24. (a) Yaghi, O. M.; O'Keeffe, M.; Ockwig, N. W.; Chae, H. K.; Eddaoudi, M.; Kim, J. Nature 2003, 423 (6941), 705–714; (b) Eddaoudi, M.; Moler, D. B.; Li, H. L.; Chen, B. L.; Reineke, T. M.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Acc. Chem. Res. 2001, 34 (4), 319–330.
25. Banerjee, D.; Finkelstein, J.; Smirnov, A.; Forster, P. M.; Borkowski, L. A.; Teat, S. J.; Parise, J. B. Cryst. Growth Des. 2011, 11 (6), 2572–2579.
26. (a) Bloch, E. D.; Queen, W. L.; Krishna, R.; Zadrozny, J. M.; Brown, C. M.; Long, J. R. Science 2012, 335 (6076), 1606–1610; (b) Herm, Z. R.; Wiers, B. M.; Mason, J. A.; van Baten, J. M.; Hudson, M. R.; Zajdel, P.; Brown, C. M.; Masciocchi, N.; Krishna, R.; Long, J. R. Science 2013, 340 (6135), 960–964; (c) Finsy, V.; Verelst, H.; Alaerts, L.; De Vos, D.; Jacobs, P. A.; Baron, G. V.; Denayer, J. F. M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130 (22), 7110–7118.
27. (a) Geier, S. J.; Mason, J. A.; Bloch, E. D.; Queen, W. L.; Hudson, M. R.; Brown, C. M.; Long, J. R. Chem. Sci. 2013, 4 (5), 2054–2061; (b) Bao, Z. B.; Alnemrat, S.; Yu, L.; Vasiliev, I.; Ren, Q. L.; Lu, X. Y.; Deng, S. G. Langmuir 2011, 27 (22), 13554–13562.
28. Dietzel, P. D. C.; Blom, R.; Fjellvåg, H. Eur. J. Inorg. Chem. 2008, 2008 (23), 3624–3632.
29. (a) Chui, S. S. Y.; Lo, S. M. F.; Charmant, J. P. H.; Orpen, A. G.; Williams, I. D. Science 1999, 283 (5405), 1148–1150; (b) Wang, Q. M.; Shen, D. M.; Bulow, M.; Lau, M. L.; Deng, S. G.; Fitch, F. R.; Lemcoff, N. O.; Semanscin, J. Micropor. Mesopor. Mat. 2002, 55 (2), 217–230; (c) Nicholson, T. M.; Bhatia, S. K. J. Phys. Chem. B 2006, 110(49), 24834–24836.
30. (a) 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, 1; (b) Das, M. C.; Guo, Q. S.; He, Y. B.; Kim, J.; Zhao, C. G.; Hong, K. L.; Xiang, S. C.; Zhang, Z. J.; Thomas, K. M.; Krishna, R.; Chen, B. L. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (20), 8703–8710.
31. Kishida, K.; Horike, S.; Watanabe, Y.; Tahara, M.; Inubushi, Y.; Kitagawa, S. Chem. Asian. J. 2014, 9 (6), 1643–1647.
32. (a) Banerjee, R.; Furukawa, H.; Britt, D.; Knobler, C.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131 (11), 3875–+; (b) Banerjee, R.; Phan, A.; Wang, B.; Knobler, C.; Furukawa, H.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Science 2008, 319 (5865), 939–943.
33. (a) Bohme, U.; Barth, B.; Paula, C.; Kuhnt, A.; Schwieger, W.; Mundstock, A.; Caro, J.; Hartmann, M. Langmuir 2013, 29 (27), 8592–8600; (b) Kumari, G.; Jayaramulu, K.; Maji, T. K.; Narayana, C. J. Phys. Chem. A. 2013, 117 (43), 11006–11012.
34. Marti, A. M.; Nijem, N.; Chabal, Y. J.; Balkus, K. J. Micropor. Mesopor. Mat. 2013, 174, 100–107.
35. Cotton, F. A.; Wilkinson, G.; Gaus, P. L. Basic Inorganic Chemistry, 3rd ed.; John Wiley & Sons, Inc.: New York, 1994.