Competitive coadsorption of CO2 with H2O, NH3, SO2, NO, NO2, N2, O2, and CH4 in M-MOF-74 (M = Mg, Co, Ni): The role of hydrogen bonding

Chemistry of Materials

Volumn 27, Issue 6, 2015, Pages 2203-2217

  Tan, Kui ^a   Zuluaga, Sebastian ^b   Gong, Qihan ^c   Gao, Yuzhi ^a   Nijem, Nour ^a,d   Li, Jing ^c   Thonhauser, Timo ^b   Chabal, Yves J ^a  

^a The University of Texas at Dallas   (United States)

^b WAKE FOREST UNIVERSITY   (United States)

^c RUTGERS UNIVERSITY   (United States)

^d UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BINDING ENERGY; BINDING SITES; CALCULATIONS; HYDROGEN; HYDROGEN BONDS; INFRARED SPECTROSCOPY; JAVA PROGRAMMING LANGUAGE; KINETICS; METALS; MOLECULES; NICKEL; NITROGEN OXIDES; OXYGEN; POROUS MATERIALS; REACTION KINETICS; SPECTROSCOPIC ANALYSIS; SULFUR DIOXIDE;

AB INITIO SIMULATIONS; ATOMISTIC INTERACTIONS; FUNDAMENTAL STUDIES; MOLECULAR ADSORPTION; MOLECULAR EXCHANGES; REACTION BARRIERS; SITU INFRARED SPECTROSCOPY; SPECTROSCOPIC METHOD;

CARBON DIOXIDE;

EID: 84925743169     PISSN: 08974756     EISSN: 15205002     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.chemmater.5b00315     Document Type: Article

References (74)

1. Li, J.-R.; Sculley, J.; Zhou, H.-C. Chem. Rev. 2011, 112, 869
2. Liu, G.; Gao, P.-X. Catal. Sci. Technol. 2011, 1, 552
3. 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. 2011, 112, 724
4. Caskey, S. R.; Wong-Foy, A. G.; Matzger, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10870
5. Bloch, E. D.; Queen, W. L.; Krishna, R.; Zadrozny, J. M.; Brown, C. M.; Long, J. R. Science 2012, 335, 1606
6. Low, J. J.; Benin, A. I.; Jakubczak, P.; Abrahamian, J. F.; Faheem, S. A.; Willis, R. R. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15834
7. Weber, W. J.; Goodstein, D. L. Phys. Rev. B 2006, 73, 195424
8. Lang, S. M.; Bernhardt, T. M. J. Chem. Phys. 2009, 131, 024310
9. Gland, J. L.; Shen, S.; Zaera, F.; Fischer, D. A. J. Vac. Sci. Technol., A 1988, 6, 2426
10. Diemant, T.; Rauscher, H.; Bansmann, J.; Behm, R. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 9801
11. Beniya, A.; Isomura, N.; Hirata, H.; Watanabe, Y. Surf. Sci. 2013, 613, 28
12. Caputi, L. S.; Chiarello, G.; Molinaro, S.; Agostino, R. G.; Amoddeo, A.; Colavita, E. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1993, 64-65, 145
13. Coloma, F.; Coronado, J.; Rochester, C.; Anderson, J. Catal. Lett. 1998, 51, 155
14. Marquez, J. A.; Serrano, R.; Sarowha, S. L. S.; Sharma, B. K.; Bhagat, S. D.; Gu, B.; Mehlhorn, T. L.; Liyuan, L.; McCarthy, J. F. Geochim. Cosmochim. Acta 1996, 60, 2977
15. Broom, D. P.; Thomas, K. M. MRS Bull. 2013, 38, 412
16. Yazaydin, A. O. z. r.; Snurr, R. Q.; Park, T.-H.; Koh, K.; Liu, J.; LeVan, M. D.; Benin, A. I.; Jakubczak, P.; Lanuza, M.; Galloway, D. B.; Low, J. J.; Willis, R. R. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 18198
17. Talu, O. Chem. Ing. Technol. 2011, 83, 67
18. Sircar, S. Ind. Eng. Chem. Res. 2006, 45, 5435
19. Hamon, L.; Llewellyn, P. L.; Devic, T.; Ghoufi, A.; Clet, G.; Guillerm, V.; Pirngruber, G. D.; Maurin, G.; Serre, C.; Driver, G.; Beek, W. v.; Jolimaître, E.; Vimont, A.; Daturi, M.; Férey, G. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 17490
20. Liu, J.; Wang, Y.; Benin, A. I.; Jakubczak, P.; Willis, R. R.; LeVan, M. D. Langmuir 2010, 26, 14301
21. Nijem, N.; Veyan, J.-F.; Kong, L.; Li, K.; Pramanik, S.; Zhao, Y.; Li, J.; Langreth, D.; Chabal, Y. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1654
22. Nijem, N.; Veyan, J.-F.; Kong, L.; Wu, H.; Zhao, Y.; Li, J.; Langreth, D. C.; Chabal, Y. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14834
23. Nijem, N.; Kong, L.; Zhao, Y.; Wu, H.; Li, J.; Langreth, D. C.; Chabal, Y. J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4782
24. Canepa, P.; Nijem, N.; Chabal, Y. J.; Thonhauser, T. Phys. Rev. Lett. 2013, 110, 026102
25. Nour, N.; Pieremanuele, C.; Lingzhu, K.; Haohan, W.; Jing, L.; Timo, T.; Yves, J. C. J. Phys.: Condens. Matter 2012, 24, 424203
26. Garrone, E.; Otero Arean, C. Chem. Soc. Rev. 2005, 34, 846
27. Britt, D.; Furukawa, H.; Wang, B.; Glover, T. G.; Yaghi, O. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 20637
28. Dietzel, P. D. C.; Johnsen, R. E.; Fjellvag, H.; Bordiga, S.; Groppo, E.; Chavan, S.; Blom, R. Chem. Commun. 2008, 5125
29. Queen, W. L.; Brown, C. M.; Britt, D. K.; Zajdel, P.; Hudson, M. R.; Yaghi, O. M. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 24915
30. Wu, H.; Simmons, J. M.; Srinivas, G.; Zhou, W.; Yildirim, T. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 1946
31. Kong, X.; Scott, E.; Ding, W.; Mason, J. A.; Long, J. R.; Reimer, J. A. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14341
32. Drisdell, W. S.; Poloni, R.; McDonald, T. M.; Long, J. R.; Smit, B.; Neaton, J. B.; Prendergast, D.; Kortright, J. B. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 18183
33. Poloni, R.; Lee, K.; Berger, R. F.; Smit, B.; Neaton, J. B. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 861
34. Queen, W. L.; Hudson, M. R.; Bloch, E. D.; Mason, J. A.; Gonzalez, M. I.; Lee, J. S.; Gygi, D.; Howe, J. D.; Lee, K.; Darwish, T. A.; James, M.; Peterson, V. K.; Teat, S. J.; Smit, B.; Neaton, J. B.; Long, J. R.; Brown, C. M. Chem. Sci. 2014, 5, 4569
35. Yu, K.; Kiesling, K.; Schmidt, J. R. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 20480
36. Ding, L.; Yazaydin, A. Ö. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 22987
37. Yu, J.; Balbuena, P. B. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 3383
38. Bonino, F.; Chavan, S.; Vitillo, J. G.; Groppo, E.; Agostini, G.; Lamberti, C.; Dietzel, P. D. C.; Prestipino, C.; Bordiga, S. Chem. Mater. 2008, 20, 4957
39. 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
40. Bloch, E. D.; Murray, L. J.; Queen, W. L.; Chavan, S.; Maximoff, S. N.; Bigi, J. P.; Krishna, R.; Peterson, V. K.; Grandjean, F.; Long, G. J.; Smit, B.; Bordiga, S.; Brown, C. M.; Long, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14814
41. Lin, L.-C.; Lee, K.; Gagliardi, L.; Neaton, J. B.; Smit, B. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 1477
42. Lee, K.; Howe, J. D.; Lin, L.-C.; Smit, B.; Neaton, J. B. Chem. Mater. 2015, 27, 668
43. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1994, 49, 14251
44. Kresse, G.; Furthmüller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15
45. Kresse, G.; Furthmüller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169
46. Dion, M.; Rydberg, H.; Schröder, E.; Langreth, D. C.; Lundqvist, B. I. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 246401
47. Langreth, D. C.; Lundqvist, B. I.; Chakarova-Kack, S. D.; Cooper, V. R.; Dion, M.; Hyldgaard, P.; Kelkkanen, A.; Kleis, J.; Kong, L.; Li, S.; Moses, P. G.; Murray, E.; Puzder, A.; Rydberg, H.; Schroder, E.; Thonhauser, T. J. Phys.: Condens. Matter. 2009, 21, 084203
48. Thonhauser, T.; Cooper, V. R.; Li, S.; Puzder, A.; Hyldgaard, P.; Langreth, D. C. Phys. Rev. B 2007, 76, 125112
49. Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59, 1758
50. Payne, M. C.; Teter, M. P.; Allan, D. C.; Arias, T. A.; Joannopoulos, J. D. Rev. Mod. Phys. 1992, 64, 1045
51. Yao, Y.; Nijem, N.; Li, J.; Chabal, Y. J.; Langreth, D. C.; Thonhauser, T. Phys. Rev. B 2012, 85, 064302
52. Kazarian, S. G.; Vincent, M. F.; Bright, F. V.; Liotta, C. L.; Eckert, C. A. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 1729
53. Vimont, A.; Travert, A.; Bazin, P.; Lavalley, J.-C.; Daturi, M.; Serre, C.; Ferey, G.; Bourrelly, S.; Llewellyn, P. L. Chem. Commun. 2007, 3291
54. Gallei, E.; Stumpf, G. J. Colloid Interface Sci. 1976, 55, 415
55. Meredith, J. C.; Johnston, K. P.; Seminario, J. M.; Kazarian, S. G.; Eckert, C. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 10837
56. Grant Glover, T.; Peterson, G. W.; Schindler, B. J.; Britt, D.; Yaghi, O. Chem. Eng. Sci. 2011, 66, 163
57. Dietzel, P. D. C.; Johnsen, R. E.; Blom, R.; Fjellvåg, H. Chem.-Eur. J. 2008, 14, 2389
58. Marechal, Y. The Hydrogen Bond and the Water Molecule: The Physics and Chemistry of Water, Aqueous and Bio-media; Elsevier: Amsterdam, 2007.
59. Scatena, L. F.; Richmond, G. L. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 12518
60. Canepa, P.; Arter, C. A.; Conwill, E. M.; Johnson, D. H.; Shoemaker, B. A.; Soliman, K. Z.; Thonhauser, T. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 13597
61. McKinlay, A. C.; Xiao, B.; Wragg, D. S.; Wheatley, P. S.; Megson, I. L.; Morris, R. E. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10440
62. Tan, K.; Nijem, N.; Canepa, P.; Gong, Q.; Li, J.; Thonhauser, T.; Chabal, Y. J. Chem. Mater. 2012, 24, 3153
63. Tan, K.; Canepa, P.; Gong, Q.; Liu, J.; Johnson, D. H.; Dyevoich, A.; Thallapally, P. K.; Thonhauser, T.; Li, J.; Chabal, Y. J. Chem. Mater. 2013, 25, 4653
64. Goodman, A. L.; Li, P.; Usher, C. R.; Grassian, V. H. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 6109
65. Schneider, W. F.; Li, J.; Hass, K. C. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 6972
66. Hadjiivanov, K. I. Catal. Rev. 2000, 42, 71
67. Tsyganenko, A. A.; Pozdnyakov, D. V.; Filimonov, V. N. J. Mol. Struct. 1975, 29, 299
68. Dzubak, A. L.; Lin, L.-C.; Kim, J.; Swisher, J. A.; Poloni, R.; Maximoff, S. N.; Smit, B.; Gagliardi, L. Nat. Chem. 2012, 4, 810
69. Mason, J. A.; Sumida, K.; Herm, Z. R.; Krishna, R.; Long, J. R. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3030
70. Valenzano, L.; Civalleri, B.; Chavan, S.; Palomino, G. T.; Areán, C. O.; Bordiga, S. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 11185
71. Wu, H.; Zhou, W.; Yildirim, T. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4995
72. Henkelman, G.; Jónsson, H. J. Chem. Phys. 2000, 113, 9978
73. Arunan, E.; Desiraju, G. R.; Klein, R. A.; Sadlej, J.; Scheiner, S.; Alkorta, I.; Clary, D. C.; Crabtree, R. H.; Dannenberg, J. J.; Hobza, P.; Kjaergaard, H. G.; Legon, A. C.; Mennucci, B.; Nesbitt, D. J. Pure Appl. Chem. 2011, 83, 1637
74. Willis, R. Carbon Dioxide Removal from Flue Gases Using Microporous Metal-Organic Frameworks; Final Technical Report. Project contract: DE-FC26 - 07NT43092 Department of Energy, US, 2010.