Recent advances in carbon capture with Metal-organic frameworks

Chimia

Volumn 69, Issue 5, 2015, Pages 274-283

  Stylianou, Kyriakos C ^a   Queen, Wendy L ^a  

^a EPFL   (Switzerland)

Author keywords

CO2 capture; Flue gas; Hydrolytic stability and regeneration; Metal organic frameworks (MOF); MOF synthesis; Selectivity

Indexed keywords

EID: 84933511039     PISSN: 00094293     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.2533/chimia.2015.274     Document Type: Article

References (100)

1. Intergovernmental Panel on Climate Change Working Group I, Climate change 2013: the physical science basis: Working Group I contribution to the fifth assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Eds. T. F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S. K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex, P. M. Midgley, 2013.
2. B. Smit, J. R. Reimer, C. M. Oldenburg, I. C. Bourg, 'Introduction to Carbon Capture and Sequestration', World Scientific, 2014.
3. a) R. Steeneveldt, B. Berger, T. A. Torp, Chem. Eng. Res. Des. 2006, 84, 739;
4. 'IPCC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage', Eds. B. Metz, O. Davidson, H. De Coninck, M. Loos, L. Meyer, Cambridge University Press, Cambridge, 2005, https://www.ipcc.ch/pdf/special-reports/srccs/srccs-wholereport.pdf.
5. a) http://www.iea.org/;
6. (b) S. M. Benson, in Workshop Proc. 'The 10-50 Solution: Technologies and Policies for a Low-Carbon Future', 2004.
7. A. Demirbas, Progr. Ener. Combus. Sci. 2005, 31, 171.
8. a) D. M. D'Alessandro, B. Smit, J. R. Long, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 6058;
9. (b) K. Sumida, Z. R. Herm, T. McDonald, E. D. Bloch, J. Mason, H. J. Choi, J. R. Long, Chem. Rev. 2012, 112, 724.
10. J. D. Figueroa, T. Fout, S. Plasynski, H. McIlvried, R. D. Srivastava, Int. J. Greenhouse Gas Control 2008, 2, 9.
11. H. Bosch, G. F. Versteeg, W. P. M. Van Swaai, Chem. Eng. Sci. 1989, 44, 2735.
12. a) K. T. Chue, J. N. Kim, Y. J. Yoo, S. H. Cho, R. T. Yang, Ind. Eng. Chem. Res. 1995, 34, 591;
13. (b) E. Díaz, E. Muñoz, A. Vega, S. Ordóñez, Ind. Eng. Chem. Res. 2008, 47, 412.
14. J. Zhang, P. A. Webley, P. Xiao, Ener. Conver. Manag. 2008, 49, 346.
15. a) H. Furukawa, N. Ko, Y. B. Go, N. Aratani, S. B. Choi, E. Choi, A. O. Yazaydin, R. Q. Snurr, M. O'Keeffe, J. Kim, O. M. Yaghi, Science 2010, 329, 424;
16. (b) O. K. Farha, I. Eryazici, N. C. Jeong, B. G. Hauser, C. E. Wilmer, A. A. Sarjeant, R. Q. Snurr, S. T. Nguyen, A. Ö. Yazaydin, J. T. Hupp, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 15016.
17. H. Deng, S. Grunder, K. E. Cordova, C. Valente, H. Furukawa, M. Hmadeh, F. Gándara, A. C. Whalley, Z. Liu, S. Asahina, H. Kazumori, M. O'Keeffe, O. Terasaki, J. F. Stoddart, O. M. Yaghi, Science 2012, 336, 1018.
18. a) S. Couck, J. F. M. Denayer, G. V. Baron, T. Rémy, J. Gascon, F. Kapteijn, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6326;
19. (b) S. Keskin, D. S. Sholl, Ind. Eng. Chem. Res. 2008, 48, 914;
20. (c) S. Ma, H.-C. Zhou, Chem. Commun. 2010, 46, 44;
21. (d) L. Arnold, G. Averlant, S. Marx, M. Weickert, U. Müller, J. Mertel, C. Horch, M. Peksa, F. Stallmach, Chem. Ingen. Techn. 2013, 85, 1726;
22. (e) J.-R. Li, Y. Ma, M. C. McCarthy, J. Sculley, J. Yu, H.-K. Jeong, P. B. Balbuena, H.-C. Zhou, Coord. Chem. Rev. 2011, 255, 1791;
23. (f) X. Lin, N. R. Champness, M. Schröder, in 'Topics in Current Chemistry', Vol. 293, 2010, pp. 35-76;
24. (g) J. Chun, S. Kang, N. Kang, S. M. Lee, H. J. Kim, S. U. Son, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 5517.
25. a) Y. Liu, Z. U. Wang, H.-C. Zhou, Greenhouse Gases: Sci. Technol. 2012, 2, 239;
26. (b) Z. Zhang, Y. Zhao, Q. Gong, Z. Li, J. Li, Chem. Commun. 2013, 49, 653;
27. (c) P. Nugent, Y. Belmabkhout, S. D. Burd, A. J. Cairns, R. Luebke, K. Forrest, T. Pham, S. Ma, B. Space, L. Wojtas, M. Eddaoudi, M. J. Zaworotko, Nature 2013, 495, 80;
28. (d) B. K. Chang, P. D. Bristowe, A. K. Cheetham, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 176;
29. (e) N. H. Alsmail, M. Suyetin, Y. Yan, R. Cabot, C. P. Krap, J. Lü, T. L. Easun, E. Bichoutskaia, W. Lewis, A. J. Blake, M. Schröder, Chem. Eur. J. 2014, 20, 7317;
30. (f) S. Yang, X. Lin, W. Lewis, M. Suyetin, E. Bichoutskaia, J. E. Parker, C. C. Tang, D. R. Allan, P. J. Rizkallah, P. Hubberstey, N. R. Champness, K. Mark Thomas, A. J. Blake, M. Schröder, Nat. Mater. 2012, 11, 710.
31. S. T. Meek, J. A. Greathouse, M. D. Allendorf, Adv. Mater. 2011, 23, 249.
32. http://www.sigmaaldrich.com/materialsscience/alternative-energy-materials/metalorganic-frameworks.html.
33. U. Mueller, M. Schubert, F. Teich, H. Puetter, K. Schierle-Arndt, J. Pastre, J. Mater. Chem. 2006, 16, 626.
34. a) J. Klinowski, F. A. Almeida Paz, P. Silva, J. Rocha, Dalton Trans. 2011, 40, 321;
35. (b) Y.-K. Seo, G. Hundal, I. T. Jang, Y. K. Hwang, C.-H. Jun, J.-S. Chang, Microporous Mesoporous Mater. 2009, 119, 331.
36. a) T. Friščić, in 'Encyclopedia of Inorganic and Bioinorganic Chemistry', John Wiley & Sons, Ltd, 2011;
37. (b) A. Stolle, 'Ball Milling Towards Green Synthesis: Applications, Projects, Challenges', Royal Society of Chemistry, 2014;
38. (c) M. Y. Masoomi, K. C. Stylianou, A. Morsali, P. Retailleau, D. Maspoch, Cryst. Growth Des. 2014, 14, 2092.
39. a) P. A. Bayliss, I. A. Ibarra, E. Perez, S. Yang, C. C. Tang, M. Poliakoff, M. Schroder, Green Chem. 2014, 16, 3796;
40. (b) M. Rubio-Martinez, M. P. Batten, A. Polyzos, K.-C. Carey, J. I. Mardel, K.-S. Lim, M. R. Hill, Sci. Rep. 2014, 4, 5443.
41. a) A. Carné-Sànchez, I. Imaz, M. Cano-Sarabia, D. Maspoch, Nat. Chem. 2013, 5, 203;
42. (b) A. Garcia Marquez, P. Horcajada, D. Grosso, G. Férey, C. Serre, C. Sanchez, C. Boissiere, Chem. Commun. 2013, 49, 3848.
43. D. J. Tranchemontagne, J. R. Hunt, O. M. Yaghi, Tetrahedron 2008, 64, 8553.
44. S. Sircar, Ind. Eng. Chem. Res. 2006, 45, 5435.
45. A. Das, D. M. D'Alessandro, CrystEngComm 2014, 16, 9158.
46. J.-R. Li, R. J. Kuppler, H.-C. Zhou, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1477.
47. a) A. L. Myers, J. M. Prausnitz, AIChE 1965, 11, 121;
48. (b) H. O. R. Landa, D. Flockerzi, A. Seidel-Morgenstern, AIChE 2013, 59, 1263.
49. W. L. Queen, M. R. Hudson, E. D. Bloch, J. A. Mason, M. I. Gonzalez, J. S. Lee, D. Gygi, J. D. Howe, K. Lee, T. A. Darwish, M. James, V. K. Peterson, S. J. Teat, B. Smit, J. B. Neaton, J. R. Long, C. M. Brown, Chem. Sci. 2014, 5, 4569.
50. R. Vaidhyanathan, S. S. Iremonger, G. K. H. Shimizu, P. G. Boyd, S. Alavi, T. K. Woo, Science 2010, 330, 650.
51. J. J. Gassensmith, H. Furukawa, R. A. Smaldone, R. S. Forgan, Y. Y. Botros, O. M. Yaghi, J. F. Stoddart, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15312.
52. T. M. McDonald, J. A. Mason, X. Kong, E. D. Bloch, D. Gygi, A. Dani, V. Crocella, F. Giordanino, S. O. Odoh, W. S. Drisdell, B. Vlaisavljevich, A. L. Dzubak, R. Poloni, S. K. Schnell, N. Planas, K. Lee, T. Pascal, L. F. Wan, D. Prendergast, J. B. Neaton, B. Smit, J. B. Kortright, L. Gagliardi, S. Bordiga, J. A. Reimer, J. R. Long, Nature 2015, 519, 303.
53. H. Li, M. Eddaoudi, T. L. Groy, O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 8571.
54. D. Feng, W.-C. Chung, Z. Wei, Z.-Y. Gu,) H.-L. Jiang, Y.-P. Chen, D. J. Darensbourg, H.-C. Zhou, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 17105.
55. a) S. S.-Y. Chui, S. M.-F. Lo, J. P. H. Charmant, A. G. Orpen, I. D. Williams, Science 1999, 283, 1148;
56. (b) S. Bordiga, L. Regli, F. Bonino, E. Groppo, C. Lamberti, B. Xiao, P. S. Wheatley, R. E. Morris, A. Zecchina, Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 2676;
57. (c) A. Vishnyakov, P. I. Ravikovitch, A. V. Neimark, M. Bülow, Q. M. Wang, Nano Lett. 2003, 3, 713.
58. P. L. Llewellyn, S. Bourrelly, C. Serre, A. Vimont, M. Daturi, L. Hamon, G. De Weireld, J.-S. Chang, D.-Y. Hong, Y. Kyu Hwang, S. Hwa Jhung, G. Férey, Langmuir 2008, 24, 7245.
59. T. Loiseau, L. Lecroq, C. Volkringer, J.r.m. Marrot, G. Férey, M. Haouas, F. Taulelle, S. Bourrelly, P. L. Llewellyn, M. Latroche, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 10223.
60. S. Bourrelly, P. L. Llewellyn, C. Serre, F. Millange, T. Loiseau, G. Férey, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 13519.
61. S. R. Caskey, A. G. Wong-Foy, A. J. Matzger, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10870.
62. X. Kong, E. Scott, W. Ding, J. A. Mason, J. R. Long, J. A. Reimer, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14341.
63. A. Özgür Yazaydin, R. Q. Snurr, T.-H. Park, K. Koh, J. Liu, M. D. Le Van, A. I. Benin, P. Jakubczak, M. Lanuza, D. B. Galloway, J. J. Low, R. R. Willis, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 18198.
64. T. M. McDonald, W. R. Lee, J. A. Mason, B. M. Wiers, C. S. Hong, J. R. Long, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 7056.
65. A. R. Millward, O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17998.
66. Q. Yang, A. D. Wiersum, P. L. Llewellyn, V. Guillerm, C. Serre, G. Maurin, Chem. Commun. 2011, 47, 9603.
67. J. An, S. J. Geib, N. L. Rosi, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 38.
68. H. Liu, Y. Zhao, Z. Zhang, N. Nijem, Y. J. Chabal, H. Zeng, J. Li, Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 4754.
69. R. Banerjee, H. Furukawa, D. Britt, C. Knobler, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3875.
70. Y. Zhao, H. Wu, T. J. Emge, Q. Gong, N. Nijem, Y. J. Chabal, L. Kong, D. C. Langreth, H. Liu, H. Zeng, J. Li, Chem. Eur. J. 2011, 17, 5101.
71. a) A. Demessence, D. M. D'Alessandro, M. L. Foo, J. R. Long, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8784;
72. (b) T. M. McDonald, D. M. D'Alessandro, R. Krishna, J. R. Long, Chem. Sci. 2011, 2, 2022.
73. P.-Z. Li, X.-J. Wang, R. H. D. Tan, Q. Zhang, R. Zou, Y. Zhao, RSC Adv. 2013, 3, 15566.
74. N.ul. Qadir, S. A. M. Said, H. M. Bahaidarah, Microporous Mesoporous Mater. 2015, 201, 61.
75. a) T. Devic, C. Serre, Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 6097;
76. (b) J. H. Cavka, S.r. Jakobsen, U. Olsbye, N. Guillou, C. Lamberti, S. Bordiga, K. P. Lillerud, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13850.
77. G. Majano, O. Martin, M. Hammes, S. Smeets, C. Baerlocher, J. Pérez-Ramírez, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 3855.
78. J. B. De Coste, G. W. Peterson, B. J. Schindler, K. L. Killops, M. A. Browe, J. J. Mahle, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 11922.
79. A. C. Kizzie, A. G. Wong-Foy, A. J. Matzger, Langmuir 2011, 27, 6368.
80. a) T. Wu, L. Shen, M. Luebbers, C. Hu, Q. Chen, Z. Ni, R. I. Masel, Chem. Commun. 2010, 46, 6120;
81. (b) H. Jasuja, Y.-G. Huang, K. S. Walton, Langmuir 2012, 28, 16874.
82. a) Y.-S. Bae, O. K. Farha, A. M. Spokoyny, C. A. Mirkin, J. T. Hupp, R. Q. Snurr, Chem. Commun. 2008, 4135;
83. (b) D. J. Clingerman, W. Morris, J. E. Mondloch, R. D. Kennedy, A. A. Sarjeant, C. Stern, J. T. Hupp, O. K. Farha, C. A. Mirkin, Chem. Commun. 2015, 51, 6521.
84. a) J. B. Decoste, G. W. Peterson, M. W. Smith, C. A. Stone, C. R. Willis, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1486;
85. (b) D. Mustafa, E. Breynaert, S. R. Bajpe, J. A. Martens, C. E. A. Kirschhock, Chem. Commun. 2011, 47, 8037;
86. (c) S. J. Yang, J. Y. Choi, H. K. Chae, J. H. Cho, K. S. Nahm, C. R. Park, Chem. Mater. 2009, 21, 1893.
87. a) X. Liu, Y. Li, Y. Ban, Y. Peng, H. Jin, H. Bux, L. Xu, J. Caro, W. Yang, Chem. Commun. 2013, 49, 9140;
88. (b) S. J. Yang, C. R. Park, Adv. Mater. 2012, 24, 4010.
89. A. Carné-Sánchez, K. C. Stylianou, C. Carbonell, M. Naderi, I. Imaz, D. Maspoch, Adv. Mater. 2015, 27, 869.
90. C. Ebert, J. Elguero, G. Musumarra, J. Phys. Org. Chem. 1990, 3, 651.
91. V. Colombo, S. Galli, H. J. Choi, G. D. Han, A. Maspero, G. Palmisano, N. Masciocchi, J. R. Long, Chem. Sci. 2011, 2, 1311.
92. K. S. Park, Z. Ni, A. P. Côté, Choi, R. Huang, F. J. Uribe-Romo, H. K. Chae, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 10186.
93. H. J. Park, M. P. Suh, Chem. Sci. 2013, 4, 685.
94. J. C. Tan, A. K. Cheetham, Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 1059.
95. K. W. Chapman, G. J. Halder, P. J. Chupas, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10524.
96. A. J. Graham, D. R. Allan, A. Muszkiewicz, C. A. Morrison, S. A. Moggach, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 11138.
97. J. Park, D. Yuan, K. T. Pham, J.-R. Li, A. Yakovenko, H.-C. Zhou, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 99.
98. R. Lyndon, K. Konstas, B. P. Ladewig, P. D. Southon, P. C. J. Kepert, M. R. Hill, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 3695.
99. B. L. Huang, Z. Ni, A. Millward, A. J. H. McGaughey, C. Uher, M. Kaviany, O. Yaghi, Int. J. Heat Mass Transfer 2007, 50, 405.
100. J. A. Mason, T. M. McDonald, T.-H. Bae, J. E. Bachman, K. Sumida, J. J. Dutton, S. S. Kaye, J. R. Long, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 4787.