Submicrometer-sized ZIF-71 filled organophilic membranes for improved bioethanol recovery: Mechanistic insights by Monte Carlo simulation and FTIR spectroscopy

Advanced Functional Materials

Volumn 25, Issue 4, 2015, Pages 516-525

  Wee, Lik H ^a   Li, Yanbo ^a   Zhang, Kang ^b   Davit, Patrizia ^c   Bordiga, Silvia ^c   Jiang, Jianwen ^b   Vankelecom, Ivo F J ^a   Martens, Johan A ^a  

^a UNIVERSITY OF LEUVEN   (Belgium)

^b NATIONAL UNIVERSITY OF SINGAPORE   (Singapore)

^c UNIVERSITY OF TURIN   (Italy)

Author keywords

Bioethanol; Host guest interaction; Mixed matrix membrane; Submicrometer size; ZIF 71

Indexed keywords

BIOETHANOL; CRYSTALLINE MATERIALS; ETHANOL; EVAPORATION; FILLED POLYMERS; FILLERS; HYDROGEN; INTELLIGENT SYSTEMS; MONTE CARLO METHODS; ORGANOMETALLICS; PERVAPORATION; POLYDIMETHYLSILOXANE; SCANNING ELECTRON MICROSCOPY; SELF ASSEMBLY; SILICONES;

HOST GUEST INTERACTIONS; METALORGANIC FRAMEWORKS (MOFS); MIXED MATRIX MEMBRANES; PERVAPORATION PERFORMANCE; POLYDIMETHYLSILOXANE PDMS; ROOM TEMPERATURE SYNTHESIS; SUBMICROMETERS; ZIF-71;

FOURIER TRANSFORM INFRARED SPECTROSCOPY;

EID: 84961291294     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201402972     Document Type: Article

References (114)

1. a) G. Férey, Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 191;
2. b) V. Guillerm, D. Kim, J. F. Eubank, R. Luebke, X. Li, K. Adil, M. S. Lah, M. Eddaoudi, Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 6141;
3. c) M. Li, D. Li, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, Chem. Rev. 2014, 114, 1343.
4. a) H. Furukawa, K. E. Cordova, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, Science 2013, 341, 974;
5. b) J. A. Mason, M. Veenstra, J. R. Long, Chem. Sci. 2014, 5, 32;
6. c) L. J. Murray, M. Dincə, J. R. Long, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1294;
7. d) Z. R. Herm, B. M. Wiers, J. A. Mason, J. M. van Baten, M. R. Hudson, P. Zajdel, C. M. Brown, N. Masciocchi, R. Krishna, J. R. Long, Science 2013, 340, 960;
8. e) B. Liu, M. Tu, D. Zacher, R. A. Fischer, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 3790;
9. f) O. Shekhah, Y. Belmabkhout, Z. Chen, V. Guillerm, A. Cairns, K. Adil, M. Eddaoudi, Nat. Commun. 2014, 5, 4228;
10. g) Y. Peng, T. Gong, K. Zhang, X. Lin, Y. Liu, J. Jiang, Y. Cui, Nat. Commun. 2014, 5, 4406.
11. a) L. E. Kreno, K. Leong, O. K. Farha, M. Allendorf, R. P. Van Duyne, J. T. Hupp, Chem. Rev. 2012, 112, 1105;
12. b) A. Corma, H. García, F. X. Llabrés i Xamena, Chem. Rev. 2010, 110, 4606;
13. c) P. García-García, M. Müller, A. Corma, Chem. Sci. 2014, 5, 2979;
14. d) D. Farrusseng, S. Aguado, C. Pinel, Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 7502.
15. a) Z. Hu, B. J. Deibert, J. Li, Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 5815;
16. b) L. E. Kreno, K. Leong, O. K. Farha, M. Allendorf, R. P. Van Duyne, J. T. Hupp, Chem. Rev. 2012, 112, 1105;
17. c) M. Meilikhov, S. Furukawa, K. Hirai, R. A. Fischer, S. Kitagawa, Angew. Chem. 2013, 125, 359.
18. a) P. Horcajada, R. Gref, T. Baati, P. K. Allan, G. Maurin, P. Couvreur, G. Férey, R. E. Morris, C. Serre, Chem. Rev. 2012, 112, 1232;
19. b) J. D. Rocca, D. Liu, W. Lin, Acc. Chem. Res. 2011, 44, 957.
20. L. H. Wee, S. R. Bajpe, N. Janssens, I. Hermans, K. Houthoofd, C. E. A. Kirschhock, J. A. Martens, Chem. Commun. 2010, 46, 8186.
21. K. M. Choi, H. M. Jeong, J. H. Park, Y.-B. Zhang, J. K. Kang, O. M. Yaghi, ACS Nano 2014, 8, 7451;
22. b) Y.-S. Li, H. Bux, A. Feldhoff, G.-L. Li, W.-S. Yang, J. Caro, Adv. Mater. 2010, 22, 3322;
23. c) G. Dong, H. Li, V. Chen, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 4610;
24. d) J. Gascon, F. Kapteijn, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 1530.
25. a) N. Stock, S. Biswas, Chem. Rev. 2012, 112, 933;
26. b) M. Oh, C. A. Mirkin, Nature 2005, 438, 651;
27. c) W. Lin, W. J. Rieter, K. M. L. Taylor, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 650;
28. d) A. M. Spokoyny, D. Kim, A. Sumrein, C. A. Mirkin, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1218;
29. e) A. Carné, C. Carbonell, I. Imaz, D. Maspoch, Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 291;
30. f) E. A. Flügel, A. Ranft, F. Haase, B. L. Lotsch, J. Mater. Chem. 2012, 22, 10119;
31. g) V. Valtchev, L. Tosheva, Chem. Rev. 2013, 113, 6734;
32. h) M. Sindoro, N. Yanai, A.-Y. Jee, S. Granick, Acc. Chem. Res. 2014, 47, 459.
33. a) A. Schaate, P. Roy, A. Godt, J. Lippke, F. Waltz, M. Wiebcke, P. Behrens, Chem. Eur. J. 2011, 17, 6643;
34. b) L.-T. Yang, L.-G. Qiu, S.-M. Hu, A. J. Xie, Y.-H. Shen, Inorg. Chem. Commun. 2013, 35, 265;
35. c) M.-H. Pham, G.-T. Vuong, A.-T. Vu, T.-O. Do, Langmuir 2011, 27, 15261;
36. d) S. Diring, S. Furukawa, Y. Takashima, T. Tsuruoka, S. Kitagawa, Chem. Mater. 2010, 22, 4531;
37. e) K. M. L. Taylor, W. J. Rieter, W. Lin, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14358;
38. f) W. J. Rieter, K. M. L. Taylor, H. An, W. Lin, W. Lin, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 9024;
39. g) Y. L. Liu, X. J. Zhao, X. X. Yang, Y. F. Li, Analyst 2013, 138, 4526;
40. h) M. Ma, D. Zacher, X. Zhang, R. A. Fisher, N. Metzler-Nolte, Cryst. Growth Des. 2011, 11, 185.
41. a) S. H. Jhung, J.-H. Lee, J. W. Yoon, C. Serre, G. Férey, J.-S. Chang, Adv. Func. Mater. 2007, 19, 121;
42. b) S. M. F. Vilela, D. Ananias, J. A. Fernandes, P. Silva, A. C. Gomes, N. J. O. Silva, M. O. Rodrigues, J. P. C. Tomé, A. A. Valente, P. Ribeiro-Claro, L. D. Carlos, J. Rocha, F. A. Almeida Paz, J. Mater. Chem. C 2014, 2, 3311.
43. M. Klimakow, P. Klobes, A. F. Thünemann, K. Rademann, F. Emmerling, Chem. Mater. 2010, 22, 5216.
44. D. Zacher, J. Liu, K. Huber, R. A. Fisher, Chem. Commun. 2009, 1031.
45. a) N. A. Khan, I. J. Kang, H. Y. Seok, S. H. Jhung, Chem. Eng. J. 2011, 166, 1152;
46. b) J. Zhang, L. Sun, F. Xu, F. Li, H.-Y. Zhou, Y.-L. Liu, Z. Gabelica, C. Schick, Chem. Commun. 2012, 48, 759.
47. Y. Zhou, B. Yan, Inorg. Chem. 2014, 53, 3456.
48. a) R. Banerjee, A. Phan, B. Wang, C. Knobler, H. Furukawa, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, Science 2008, 319, 939;
49. b) A. Phan, C. J. Doonan, F. J. Uribe-Romo, C. B. Knobler, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, Acc. Chem. Res. 2010, 43, 58;
50. c) J.-P. Zhang, Y.-B. Zhang, J.-B. Lin, X. M. Chen, Chem. Rev. 2012, 112, 1001.
51. a) Q. Song, S. K. Nataraj, M. V. Roussenova, J. C. Tan, D. J. Hughes, W. Li, P. Bourgoin, M. A. Alam, A. K. Cheetham, S. A. Al-Muhtaseb, E. Sivaniah, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 8359;
52. b) Z. Xie, J. Yang, J. Wan, J. Bai, H. Yi, B. Yuan, J. Lu, Y. Zhang, L. Zhou, C. Duan, Chem. Commun. 2012, 48, 5977;
53. c) T. Yang, T.-S. Chung, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 6081;
54. c) S. Basu, A. Cano-Odena, I. F. J. Vankelecom, Sep. Purif. Technol. 2011, 81, 31;
55. d) M. He, J. Yao, Z.-X. Low, D. Yu, Y. Feng, H. Wang, RSC Adv. 2014, 4, 7634;
56. e) L. S. Lai, Y. F. Yeong, K. K. Lau, M. S. Azmi, Sep. Sci. Technol. 2014, 49, 1490;
57. f) C. Sitprasert, F. Y. Wang, V. Rudolph, Z. H. Zhu, Chem. Eng. Sci. 2014, 180, 23;
58. g) T. Li, Y. Pan, K.-V. Peinemann, Z. Lai, J. Membr. Sci. 2013, 425-426, 235;
59. h) F. Cacho-Bailo, B. Seoane, C. Téllez, J. Caronas, J. Membr. Sci. 2014, 464, 119;
60. i) J. Yao, H. Wang, Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 4470.
61. a) H. Bux, F. Liang, Y. Li, J. Cravillon, M. Wiebcke, J. Caro, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 16000;
62. b) T.-H. Bae, J. S. Lee, W. Qiu, W. J. Koros, C. W. Jones, S. Nair, Angew. Chemie. Int. Ed. 2010, 49, 9863;
63. c) A. J. Brown, J. R. Johnson, M. E. Lydon, W. J. Koros, C. W. Jones, S. Nair, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 10615;
64. d) A. Huang, N. Wang, C. Kong, J. Caro, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 10551;
65. e) J. A. Gee, J. Chung, S. Nair, D. S. Sholl, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 3169;
66. f) A. Huang, Y. Chen, N. Wang, Z. Hu, J. W. Jiang, J. Caro, Chem. Commun. 2012, 48, 10981.
67. a) B. Zornoza, C. Tellez, J. Coronas, J. Gascon, F. Kapteijn, Micropor. Mesopor. Mater. 2013, 116, 67;
68. b) X.-L. Liu, Y.-S. Li, G.-Q. Zhu, Y.-J. Ban, L.-Y. Xu, W.-S. Yang, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 10636;
69. c) X. Dong, Y. S. Lin, Chem. Commun. 2013, 49, 1196;
70. d) S. Liu, G. Liu, X. Zhou, W. Jin, J. Membr. Sci. 2013, 446, 181;
71. e) D. Hua, Y. K. Ong, Y. Wang, T.-S. Chung, J. Membr. Sci. 2014, 453, 155;
72. f) H. Fan, Q. Shi, H. Yan, S. Ji, J. Dong, G. Zhang, Angew. Chemie Int. Ed. 2014, 53, 5578;
73. g) Y. Li, L. H. Wee, J. A. Martens, I. F. J. Vankelecom, J. Mater. Chem. A 2014, 2, 10034.
74. a) J. Cravillon, R. Nayuk, S. Springer, A. Feldhoff, K. Huber, M. Wiebcke, Chem. Mater. 2011, 23, 2130;
75. b) J. Cravillion, S. Münzer, S.-J. Lohmeier, A. Feldhoff, K. Huber, M. Wiebcke, Chem. Mater. 2009, 21, 1410;
76. c) X. Wang, P. Huang, P. Yu, L. Yang, L. Mao, ChemPlusChem 2014, 79, 907;
77. d) J. Cravillon, C. A. Schröder, R. Nayuk, J. Gummel, K. Huber, M. Wiebcke, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 123, 8217;
78. e) S. K. Nune, P. K. Thallapally, A. Dohnalkova, C. Wang, J. Liu, G. J. Exarhos, Chem. Commun. 2010, 46, 4878;
79. f) Y. Pan, Y. Liu, G. Zheng, L. Zhao, Z. Lai, Chem. Commun. 2011, 2071;
80. g) S. R. Venna, J. B. Jasinski, M. A. Carreon, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 18030;
81. h) L. H. Wee, T. Lescouet, J. Ethiraj, F. Bonino, R. Vidruk, E. Garrier, D. Packet, S. Bordiga, D. Farrusseng, M. Herskowitz, J. A. Martens, ChemCatChem 2013, 5, 3562;
82. i) B. Chen, F. Bai, Y. Zhu, Y. Xia, Microporous Mesoporous Mater. 2014, 193, 7.
83. a) T. Li, Y. Pan, K.-V. Peinemann, Z. Lai, J. Membr. Sci. 2013, 425-426, 235;
84. b) X. Wang, P. Huang, P. Yu, L. Yang, L. Mao, ChemPlusChem 2014, 79, 907;
85. c) Y.-S. Li, H. Bux, A. Feldhoff, G.-L. Li, W.-S. Yang, Adv. Mater. 2010, 22, 3322.
86. a) M. E. Schweinefuß, S. Springer, I. A. Baburin, T. Hikov, K. Huber, S. Leoni, M. Wiebcke, Dalton Trans. 2014, 43, 3528;
87. b) S. Japip, H. Wang, Y. Xiao, T. S. Chung, J. Membr. Sci. 2014, 467, 162.
88. J. Qian, F. Sun, L. Qin, Mater. Lett. 2012, 82, 220.
89. T. Yang, T.-S. Chung, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 6081.
90. I. Persson, Pure Appl. Chem. 1986, 58, 1153.
91. a) R. P. Lively, M. E. Dose, J. A. Thompson, B. A. McCool, R. R. Chance, W. J. Koros, Chem. Commun. 2011, 47, 8667;
92. b) K. Zhang, R. P. Lively, M. E. Dose, A. J. Brown, C. Zhang, J. Chung, S. Nair, W. J. Koros, R. R. Chance, Chem. Commun. 2013, 49, 3245;
93. c) W. Morris, B. Leung, H. Furukawa, O. K. Yaghi, N. He, H. Hayashi, Y. Houndonougbo, M. Asta, B. B. Laird, O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11006;
94. d) H. Fei, J. F. Cahill, K. A. Prather, S. M. Cohen, Inorg. Chem. 2013, 52, 4011.
95. a) X. Cheng, A. Zhang, K. Hou, M. Liu, Y. Wang, C. Song, G. Zhang, X. Guo, Dalton Trans. 2013, 42, 13698;
96. b) E. L. Bustamante, J. L. Fernández, J. M. Zamano, J. Colloid Interface Sci. 2014, 424, 37.
97. a) A. Schejn, L. Balan, V. Falk, L. Aranda, G. Medjahdi, R. Schneider, CrystEngComm 2014, 16, 4493;
98. b) J. Cravillon, C. A. Schröder, H. Bux, A. Rothkirch, J. Caro, M. Wiebcke, CrystEngComm 2012, 14, 492.
99. a) V. Dusastre, Nat. Mater. 2013, 12, 778;
100. b) R. Ameloot, E. Gobechiya, H. Uji-I, J. A. Martens, J. Hofkens, L. Alaerts, B. F. Sels, D. E. De Vos, Adv. Mater. 2010, 22, 2685;
101. c) S. Li, G. Lu, X. Huang, H. Li, Y. Sun, H. Zhang, X. Chen, F. Huo, Chem. Commun. 2012, 48, 11901;
102. d) D. Witters, N. Vergauwe, R. Ameloot, S. Vermeir, D. DeVos, B. Puers, B. Sels, J. Lammertyn, Adv. Mater. 2012, 24, 1316.
103. B. Li, D. Xu, Z. Jiang, X. Zheng, W. Liu, X. Dong, J. Membr. Sci. 2008, 322, 293.
104. N. L. Le, Y. Wang, T.-S. Chung, J. Membr. Sci. 2011, 379, 174.
105. A. Nalaparaju, X. S. Zhao, J. W. Jiang, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 11542.
106. K. Zhang, A. Nalaparaju, Y. Chen, J. Jiang, Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 9643.
107. A. U. Ortiz, A. P. Freitas, A. Boutin, A. H. Fuchs, F.-X. Coudert, Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 9940.
108. a) N. Nalaparaju, X. S. Zhao, J. W. Jiang, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2107;
109. b) K. Zhang, L. Zhang, J. Jiang, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 25628.
110. B. Chen, J. J. Potoff, J. I. Siepmann, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 3093.
111. W. L. Jorgensen, J. Chandrasekhar, J. D. Madura, R. W. Impey, M. L. Klein, J. Chem. Phys. 1983, 79, 926.
112. a) D. Frenkel, G. C. A. M. Mooij, B. Smit, J. Phys.: Condensed Matter. 1992, 4, 3053;
113. b) J. J. de Pablo, M. Laso, U. W. Suter, J. Chem. Phys. 1992, 96, 2395;
114. c) T. J. H. Vlugt, R. Krishna, B. Smit, J. Phys. Chem. B 1999, 103, 1102.