Immobilization of Alkali Metal Ions in a 3D Lanthanide-Organic Framework: Selective Sorption and H2 Storage Characteristics
Source abstract
Abstract
A lanthanide-alkali (Ho III −K I ) bimetallic α-Po type 3D framework {KHo(C 2 O 4 ) 2 (H 2 O) 4 } n ( 1 ) (C 2 O 4 2- = oxalate dianion) has been synthesized and structurally characterized. Its dehydrated framework 1′, after removal of the K-bound water molecules, is found to exhibit permanent porosity with a clear size selective vapor sorption properties and H 2 storage capability. High heat of H 2 sorption (approximately −10 kJ/mol) observed in experiment is shown to arise from the preferential interaction of H 2 with unsaturated K I sites decorated on the pore surfaces, using first-principles density functional theory-based calculations of energetics as well as the detailed structure. Our work shows that a material with better hydrogen storage and release properties can be developed through immobilization of unsaturated reactive alkali metal ions at the pore surfaces in a metal-organic framework.
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Research context
OpenAlex topics: Metal-Organic Frameworks: Synthesis and Applications · Radioactive element chemistry and processing · Covalent Organic Framework Applications
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Molecular Materials Laboratory, Chemistry and Physics of Materials Unit
Theoretical Sciences Unit
References (89)
Show source-provided references
1. Rowsell J. L. C. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2005 · 44 · 467010.1002/anie.200462786 ↗
2. Sun S. D. · J. Am. Chem. Soc. · 2007 · 130 · 1012
3. Férey G. · Chem. Soc. Rev. · 2008 · 37 · 19110.1039/B618320B ↗
4. Millward A. R. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 1799810.1021/ja0570032 ↗
5. Seo J. S. · Nature · 2000 · 404 · 98210.1038/35010088 ↗
6. Evans O. R. · J. Am. Chem. Soc. · 2001 · 123 · 1039510.1021/ja0163772 ↗
7. Lee J. Y. · Adv. Funct. Mater. · 2007 · 17 · 125510.1002/adfm.200600944 ↗
8. Ngo H. L. · J. Am. Chem. Soc. · 2002 · 124 · 1429810.1021/ja027892i ↗
9. Maji T. K. · Nat. Mater. · 2007 · 6 · 14210.1038/nmat1827 ↗
10. Min K. S. · J. Am. Chem. Soc. · 2000 · 122 · 683410.1021/ja000642m ↗
11. Yaghi O. M. · J. Am. Chem. Soc. · 1996 · 118 · 29510.1021/ja953438l ↗
12. Wu C. D. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 894010.1021/ja052431t ↗
13. Ohmori O. · Chem. Commun. · 2004 · 10 · 158610.1039/B406114B ↗
14. Dewa T. · J. Am. Chem. Soc. · 2001 · 123 · 50210.1021/ja001140b ↗
15. Kido J. · Chem. Rev. · 2002 · 102 · 235710.1021/cr010448y ↗
16. Guillou O. · 2005 · 34
17. Cahill C. L. · CrystEngComm. · 2007 · 9 · 1510.1039/B615696G ↗
18. Guo X. · Inorg. Chem. · 2005 · 44 · 385010.1021/ic0500457 ↗
19. Moore E. G. · Inorg. Chem. · 2008 · 47 · 310510.1021/ic702144n ↗
20. Wu J. Y. · Cryst. Growth Des. · 2006 · 6 · 46710.1021/cg050393j ↗
21. Fratini A. · Inorg. Chem. · 2008 · 47 · 103010.1021/ic701805t ↗
22. Zhu W. H. · Inorg. Chem. · 2007 · 46 · 133710.1021/ic061833e ↗
23. Thirumurugan A. · J. Mater. Chem. · 2005 · 15 · 458810.1039/b510146h ↗
24. Benelli C. · Chem. Rev. · 2002 · 102 · 236910.1021/cr010303r ↗
25. Bao-Qing M. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2001 · 40 · 43410.1002/1521-3773(20010119)40:2<434::AID-ANIE434>3.0.CO;2-Z ↗
26. Costes J. P. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2002 · 41 · 32310.1002/1521-3773(20020118)41:2<323::AID-ANIE323>3.0.CO;2-9 ↗
27. Hsu C. F. · Inorg. Chem. Commun. · 2005 · 8 · 112810.1016/j.inoche.2005.09.018 ↗
28. Costes J. P. · Dalton Trans. · 2003 · 127210.1039/b212093c ↗
29. Manna S. C. · Inorg. Chem. · 2006 · 45 · 911410.1021/ic060807d ↗
30. Paz F. A. A. · Chem. Commun. · 2003 · 9 · 1484
31. He Z. · Inorg. Chem. · 2005 · 44 · 86210.1021/ic0487575 ↗
32. Zheng X. · Eur. J. Inorg. Chem. · 2004 · 326210.1002/ejic.200400176 ↗
33. Maji T. K. · Chem. Commun. · 2005 · 243610.1039/b500971e ↗
34. Pan L. · J. Am. Chem. Soc. · 2003 · 125 · 306210.1021/ja028996w ↗
35. Zhao J. · Dalton Trans. · 2008 · 471410.1039/b806615a ↗
36. Dimos A. · Chem. Mater. · 2002 · 14 · 261610.1021/cm011302i ↗
37. Serre C. · J. Mater. Chem. · 2002 · 12 · 305310.1039/B203763G ↗
38. Reineke T. M. · Angew. Chem., Int. Ed. · 1999 · 38 · 259010.1002/(SICI)1521-3773(19990903)38:17<2590::AID-ANIE2590>3.0.CO;2-H ↗
39. Rosi N. L. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 150410.1021/ja045123o ↗
40. Devic T. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 1278810.1021/ja053992n ↗
41. Luo J. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 962610.1021/ja801411f ↗
42. Millange F. · J. Mater. Chem. · 2004 · 14 · 64210.1039/B314343K ↗
43. Yue Q. · Inorg. Chem. · 2006 · 45 · 443110.1021/ic060162h ↗
44. Guo X. · Chem. Commun. · 2006 · 317210.1039/B605428E ↗
45. Schlapbach L. · Nature · 2001 · 414 · 35310.1038/35104634 ↗
46. Schlapbach L. · MRS Bull. · 2002 · 67510.1557/mrs2002.220 ↗
47. Liu C. · Science · 1999 · 286 · 112710.1126/science.286.5442.1127 ↗
48. bDillon, A. C.; Jones, K. M.; Bekkedahl, T. A.; Kiang, C. H.; Bethune, D. S.; Heben, M. J. (1997, 386, 377;10.1038/386377a0 ↗
49. Grochala W. · Chem. Rev. · 2004 · 104 · 128310.1021/cr030691s ↗
50. Gundiah G. · J. Mater. Chem. · 2003 · 13 · 20910.1039/b207107j ↗
51. Park H. J. · Chem.—Eur. J. · 2008 · 14 · 881210.1002/chem.200801064 ↗
52. Lin X. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2006 · 45 · 735810.1002/anie.200601991 ↗
53. Wong Foy A. G. · J. Am. Chem. Soc. · 2006 · 128 · 349410.1021/ja058213h ↗
54. Rowsell J. L. C. · J. Am. Chem. Soc. · 2004 · 126 · 566610.1021/ja049408c ↗
55. Latroche M. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2006 · 45 · 822710.1002/anie.200600105 ↗
56. Dailly A. · J. Phys. Chem. B · 2006 · 110 · 109910.1021/jp0563538 ↗
57. Pan L. · J. Am. Chem. Soc. · 2004 · 126 · 130810.1021/ja0392871 ↗
58. Chun H. · Chem.—Eur. J. · 2005 · 11 · 352110.1002/chem.200401201 ↗
59. Yang W. · Chem. Commun. · 2008 · 35910.1039/B712201B ↗
60. Steven K. S. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 6507
61. Uemura K. · Eur. J. Inorg. Chem. · 2009 · 232910.1002/ejic.200900144 ↗
62. Chen B. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2005 · 44 · 474510.1002/anie.200462787 ↗
63. Forster P. M. · J. Am. Chem. Soc. · 2003 · 125 · 130910.1021/ja028341v ↗
64. Dinca M. · J. Am. Chem. Soc. · 2006 · 128 · 1687610.1021/ja0656853 ↗
65. Liu Y. · Langmuir · 2008 · 24 · 477210.1021/la703864a ↗
66. Panella B. · Adv. Funct. Mater. · 2006 · 16 · 52010.1002/adfm.200500561 ↗
67. Yang Q. · J. Phys. Chem. B. · 2006 · 110 · 65510.1021/jp055908w ↗
68. Zhou W. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 1526810.1021/ja807023q ↗
69. Jonathan L. B. · J. Am. Chem. Soc. · 2007 · 129 · 1520210.1021/ja0737164 ↗
70. Han S. S. · J. Am. Chem. Soc. · 2007 · 129 · 842210.1021/ja072599+ ↗
71. Zhou W. · J. Phys. Chem. C. · 2008 · 112 · 813210.1021/jp803350y ↗
72. Chandler D. · Chem. Mater. · 2007 · 19 · 446710.1021/cm070930i ↗
73. Chandler D. · J. Am. Chem. Soc. · 2006 · 128 · 1040310.1021/ja060666e ↗
74. Zhang X. · Inorg. Chim. Acta · 2009 · 362 · 105810.1016/j.ica.2008.05.029 ↗
75. Bataille T. · Chem. Mater. · 1999 · 11 · 155910.1021/cm981155x ↗
76. Mulfort K. L. · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 386610.1021/ja809954r ↗
77. Mulfort K. L. · Inorg. Chem. · 2008 · 47 · 793610.1021/ic800700h ↗
78. Sheldrick G. M. · 1997
79. Sheldrick G. M. · 1997
80. Spek A, L. · 1999
81. Farrugia L. J. · J. Appl. Crystallogr. · 1999 · 32 · 83710.1107/S0021889899006020 ↗
82. Kresse G. · Phys. Rev. B. · 1993 · 47 · 55810.1103/PhysRevB.47.558 ↗
83. Kresse G. · Phys. Rev. B · 1996 · 54 · 1116910.1103/PhysRevB.54.11169 ↗
84. Perdew J. P. · Phys. Rev. B. · 1992 · 45 · 1324410.1103/PhysRevB.45.13244 ↗
85. Bloechl P. · Phys. Rev. B · 1994 · 50 · 1795310.1103/PhysRevB.50.17953 ↗
86. Nakamoto K. · 1997
87. Werner P. −E. · J. Appl. Crystallogr. · 1985 · 18 · 36710.1107/S0021889885010512 ↗
88. Webster C. E. · J. Am. Chem. Soc. · 1998 · 120 · 550910.1021/ja973906m ↗
89. Dubinin M. M. · Chem. Rev. · 1960 · 60 · 23510.1021/cr60204a006 ↗