Confinement of Ultrasmall Cu/ZnOx Nanoparticles in Metal-Organic Frameworks for Selective Methanol Synthesis from Catalytic Hydrogenation of CO2

Journal of the American Chemical Society

Volumn 139, Issue 10, 2017, Pages 3834-3840

  An, Bing ^a   Zhang, Jingzheng ^a   Cheng, Kang ^a   Ji, Pengfei ^b   Wang, Cheng ^a   Lin, Wenbin ^a,b  

^a XIAMEN UNIVERSITY   (China)

^b UNIVERSITY OF CHICAGO   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CARBON DIOXIDE; CATALYST SELECTIVITY; CATALYSTS; CRYSTALLINE MATERIALS; HYDROGENATION; JAVA PROGRAMMING LANGUAGE; METAL NANOPARTICLES; METALS; METHANOL; NANOPARTICLES; ORGANOMETALLICS; PHASE SEPARATION; SYNTHESIS (CHEMICAL); SYNTHESIS GAS MANUFACTURE;

CATALYTIC HYDROGENATION; COMPOSITE CATALYSTS; HYDROGENATION OF CO; METAL ORGANIC FRAMEWORK; METALLIC NANOPARTICLES; METALORGANIC FRAMEWORKS (MOFS); STRONG METAL SUPPORT INTERACTION; STRUCTURAL REORGANIZATION;

CATALYST ACTIVITY;

CARBON DIOXIDE; COPPER OXIDE; COPPER ZINC OXIDE; COPPER ZIRCONIUM OXIDE; METAL ORGANIC FRAMEWORK; METHANOL; NANOPARTICLE; UNCLASSIFIED DRUG;

ARTICLE; CATALYSIS; CATALYST; DESORPTION; HYDROGENATION; PHASE SEPARATION; REACTION TIME; SYNTHESIS;

EID: 85015251004     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.7b00058     Document Type: Article

References (60)

1. Olah, G. A.; Goeppert, A.; Prakash, G. K. S. Beyond Oil and Gas: The Methanol Economy; Wiley-VCH: Weinheim, 2009.
2. Porosoff, M. D.; Yan, B.; Chen, J. G. Energy Environ. Sci. 2016, 9, 62-73 10.1039/C5EE02657A
3. Razali, N. A. M.; Lee, K. T.; Bhatia, S.; Mohamed, A. R. Renewable Sustainable Energy Rev. 2012, 16, 4951-4964 10.1016/j.rser.2012.04.012
4. Wang, W.; Wang, S.; Ma, X.; Gong, J. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 3703-3727 10.1039/c1cs15008a
5. Chen, X.; Li, C.; Graetzel, M.; Kostecki, R.; Mao, S. S. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 7909-7937 10.1039/c2cs35230c
6. Lee, S. Methanol synthesis from syngas. In Handbook of Alternative Fuel Technologies; Lee, S.; Speight, J. G.; Loyalka, S. K., Eds.; CRC Press LLC: Boca Raton, FL, 2007; pp 297-321.
7. Kunkes, E. L.; Studt, F.; Abild-Pedersen, F.; Schloegl, R.; Behrens, M. J. Catal. 2015, 328, 43-48 10.1016/j.jcat.2014.12.016
8. Wilmer, H.; Genger, T.; Hinrichsen, O. J. Catal. 2003, 215, 188-198 10.1016/S0021-9517(03)00003-4
9. van den Berg, R.; Prieto, G.; Korpershoek, G.; van der Wal, L. I.; van Bunningen, A. J.; Laegsgaard-Joergensen, S.; de Jongh, P. E.; de Jong, K. P. Nat. Commun. 2016, 7, 13057 10.1038/ncomms13057
10. Behrens, M.; Studt, F.; Kasatkin, I.; Kuehl, S.; Haevecker, M.; Abild-Pedersen, F.; Zander, S.; Girgsdies, F.; Kurr, P.; Kniep, B.-L.; Tovar, M.; Fischer, R. W.; Norskov, J. K.; Schloegl, R. Science 2012, 336, 893-897 10.1126/science.1219831
11. Meunier, F. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 4053-4054 10.1002/anie.201100011
12. Didziulis, S. V.; Butcher, K. D.; Cohen, S. L.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 7110-23 10.1021/ja00200a033
13. Fichtl, M. B.; Schlereth, D.; Jacobsen, N.; Kasatkin, I.; Schumann, J.; Behrens, M.; Schlögl, R.; Hinrichsen, O. Appl. Catal., A 2015, 502, 262-270 10.1016/j.apcata.2015.06.014
14. Kanai, Y.; Watanabe, T.; Fujitani, T.; Saito, M.; Nakamura, J.; Uchijima, T. Catal. Lett. 1994, 27, 67-78 10.1007/BF00806979
15. Stone, F. S.; Waller, D. Top. Catal. 2003, 22, 305-318 10.1023/A:1023592407825
16. Rungtaweevoranit, B.; Baek, J.; Araujo, J. R.; Archanjo, B. S.; Choi, K. M.; Yaghi, O. M.; Somorjai, G. A. Nano Lett. 2016, 16, 7645-7649 10.1021/acs.nanolett.6b03637
17. Kattel, S.; Yan, B.; Yang, Y.; Chen, J. G.; Liu, P. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 12440 10.1021/jacs.6b05791
18. Weigel, J.; Koeppel, R. A.; Baiker, A.; Wokaun, A. Langmuir 1996, 12, 5319-5329 10.1021/la9506990
19. Bonura, G.; Cordaro, M.; Spadaro, L.; Cannilla, C.; Arena, F.; Frusteri, F. Appl. Catal., B 2013, 140-141, 16-24 10.1016/j.apcatb.2013.03.048
20. Lunkenbein, T.; Schumann, J.; Behrens, M.; Schlogl, R.; Willinger, M. G. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 4544-8 10.1002/anie.201411581
21. Muller, M.; Hermes, S.; Kaehler, K.; van den Berg, M. W. E.; Muhler, M.; Fischer, R. A. Chem. Mater. 2008, 20, 4576-4587 10.1021/cm703339h
22. Arena, F.; Mezzatesta, G.; Zafarana, G.; Trunfio, G.; Frusteri, F.; Spadaro, L. J. Catal. 2013, 300, 141-151 10.1016/j.jcat.2012.12.019
23. Gascon, J.; Aguado, S.; Kapteijn, F. Microporous Mesoporous Mater. 2008, 113, 132-138 10.1016/j.micromeso.2007.11.014
24. Behrens, M.; Zander, S.; Kurr, P.; Jacobsen, N.; Senker, J.; Koch, G.; Ressler, T.; Fischer, R. W.; Schloegl, R. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 6061-6068 10.1021/ja310456f
25. Wang, J.; Lu, S.-m.; Li, J.; Li, C. Chem. Commun. 2015, 51, 17615-17618 10.1039/C5CC07079A
26. Zhong, M.; Zhang, X.; Zhao, Y.; Li, C.; Yang, Q. Green Chem. 2015, 17, 1702-1709 10.1039/C4GC01767F
27. Pan, L.; Liu, H.; Lei, X.; Huang, X.; Olson, D. H.; Turro, N. J.; Li, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 542-546 10.1002/anie.200390156
28. Zhao, M.; Yuan, K.; Wang, Y.; Li, G.; Guo, J.; Gu, L.; Hu, W.; Zhao, H.; Tang, Z. Nature 2016, 539, 76-80 10.1038/nature19763
29. Lu, G.; Li, S.; Guo, Z.; Farha, O. K.; Hauser, B. G.; Qi, X.; Wang, Y.; Wang, X.; Han, S.; Liu, X.; DuChene, J. S.; Zhang, H.; Zhang, Q.; Chen, X.; Ma, J.; Loo, S. C.; Wei, W. D.; Yang, Y.; Hupp, J. T.; Huo, F. Nat. Chem. 2012, 4, 310-6 10.1038/nchem.1272
30. Wang, C.; deKrafft, K. E.; Lin, W. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 7211-7214 10.1021/ja300539p
31. Cai, G.; Jiang, H. L. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 563-567 10.1002/anie.201610914
32. Santos, V. P.; Wezendonk, T. A.; Nasalevich, M. A.; Sartipi, S.; Sun, X.; Hakeem, A. A.; Kapteijn, F.; Makkee, M.; Gascon, J.; Jaen, J. J. D.; Dugulan, A. I.; Islam, H.-U.; Sankar, G.; Chojecki, A.; Koeken, A. C. J.; Ruitenbeek, M.; Davidian, T.; Meima, G. R. Nat. Commun. 2015, 6, 6451 10.1038/ncomms7451
33. Choi, K. M.; Na, K.; Somorjai, G. A.; Yaghi, O. M. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 7810-7816 10.1021/jacs.5b03540
34. Zhang, T.; Manna, K.; Lin, W. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 3241-3249 10.1021/jacs.6b00849
35. Yan, J. M.; Wang, Z. L.; Gu, L.; Li, S. J.; Wang, H. L.; Zheng, W. T.; Jiang, Q. Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1500107 10.1002/aenm.201500107
36. Manna, K.; Ji, P.; Lin, Z.; Greene, F. X.; Urban, A.; Thacker, N. C.; Lin, W. Nat. Commun. 2016, 7, 12610 10.1038/ncomms12610
37. Manna, K.; Ji, P.; Greene, F. X.; Lin, W. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 7488-7491 10.1021/jacs.6b03689
38. Yang, D.; Odoh, S. O.; Wang, T. C.; Farha, O. K.; Hupp, J. T.; Cramer, C. J.; Gagliardi, L.; Gates, B. C. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 7391-7396 10.1021/jacs.5b02956
39. Nguyen, H. G. T.; Schweitzer, N. M.; Chang, C. Y.; Drake, T. L.; So, M. C.; Stair, P. C.; Farha, O. K.; Hupp, J. T.; Nguyen, S. T. ACS Catal. 2014, 4, 2496-2500 10.1021/cs5001448
40. Yang, D.; Odoh, S. O.; Borycz, J.; Wang, T. C.; Farha, O. K.; Hupp, J. T.; Cramer, C. J.; Gagliardi, L.; Gates, B. C. ACS Catal. 2016, 6, 235-247 10.1021/acscatal.5b02243
41. Li, Z.; Peters, A. W.; Bernales, V.; Ortuño, M. A.; Schweitzer, N. M.; DeStefano, M. R.; Gallington, L. C.; Platero-Prats, A. E.; Chapman, K. W.; Cramer, C. J.; Gagliardi, L.; Hupp, J. T.; Farha, O. K. ACS Cent. Sci. 2017, 3, 31-38 10.1021/acscentsci.6b00290
42. Wu, H.; Chua, Y. S.; Krungleviciute, V.; Tyagi, M.; Chen, P.; Yildirim, T.; Zhou, W. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10525-10532 10.1021/ja404514r
43. Toyao, T.; Miyahara, K.; Fujiwaki, M.; Kim, T. H.; Dohshi, S.; Horiuchi, Y.; Matsuoka, M. J. Phys. Chem. C 2015, 119, 8131-8137 10.1021/jp512749y
44. Gao, P.; Li, F.; Zhan, H.; Zhao, N.; Xiao, F.; Wei, W.; Zhong, L.; Wang, H.; Sun, Y. J. Catal. 2013, 298, 51-60 10.1016/j.jcat.2012.10.030
45. Brown, N. J.; García-Trenco, A.; Weiner, J.; White, E. R.; Allinson, M.; Chen, Y.; Wells, P. P.; Gibson, E. K.; Hellgardt, K.; Shaffer, M. S. P.; Williams, C. K. ACS Catal. 2015, 5, 2895-2902 10.1021/cs502038y
46. Curtis, A. C.; Duff, D. G.; Edwards, P. P.; Jefferson, D. A.; Johnson, B. F. G.; Kirkland, A. I.; Wallace, A. S. J. Phys. Chem. 1988, 92, 2270-2275 10.1021/j100319a035
47. Bonura, G.; Cordaro, M.; Cannilla, C.; Arena, F.; Frusteri, F. Appl. Catal., B 2014, 152-153, 152-161 10.1016/j.apcatb.2014.01.035
48. Creighton, J. A.; Eadon, D. G. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1991, 87, 3881-3891 10.1039/FT9918703881
49. Chen, Y. Z.; Zhou, Y. X.; Wang, H.; Lu, J.; Uchida, T.; Xu, Q.; Yu, S.-H.; Jiang, H. L. ACS Catal. 2015, 5, 2062-2069 10.1021/cs501953d
50. 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, 14382-14384 10.1021/ja106935d
51. Liao, F.; Huang, Y.; Ge, J.; Zheng, W.; Tedsree, K.; Collier, P.; Hong, X.; Tsang, S. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 2162-2165 10.1002/anie.201007108
52. Kuld, S.; Conradsen, C.; Moses, P. G.; Chorkendorff, I.; Sehested, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 5941-5945 10.1002/anie.201311073
53. Aksela, S.; Väyrynen, J.; Aksela, H. Phys. Rev. Lett. 1974, 33, 999-1002 10.1103/PhysRevLett.33.999
54. Ullah Awan, S.; Hasanain, S. K.; Bertino, M. F.; Hassnain Jaffari, G. J. Appl. Phys. 2012, 112, 103924 10.1063/1.4767364
55. Schott, V.; Oberhofer, H.; Birkner, A.; Xu, M.; Wang, Y.; Muhler, M.; Reuter, K.; Wöll, C. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 11925-11929 10.1002/anie.201302315
56. Long, J.; Wang, S.; Ding, Z.; Wang, S.; Zhou, Y.; Huang, L.; Wang, X. Chem. Commun. 2012, 48, 11656-11658 10.1039/c2cc34620f
57. Muhler, M.; Nielsen, L. P.; Törnqvist, E.; Clausen, B. S.; Topsøe, H. Catal. Lett. 1992, 14, 241-249 10.1007/BF00769661
58. Kouva, S.; Honkala, K.; Lefferts, L.; Kanervo, J. Catal. Sci. Technol. 2015, 5, 3473-3490 10.1039/C5CY00330J
59. Syzgantseva, O. A.; Calatayud, M.; Minot, C. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 6636-6644 10.1021/jp209898q
60. Larmier, K.; Liao, W.-C.; Tada, S.; Lam, E.; Verel, R.; Bansode, A.; Urakawa, A.; Comas-Vives, A.; Copéret, C. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 2318 10.1002/anie.201610166