Robust Metal–Organic Framework with An Octatopic Ligand for Gas Adsorption and Separation: Combined Characterization by Experiments and Molecular Simulation
Source abstract
Abstract
A newly designed octatopic carboxylate ligand, tetrakis[(3,5-dicarboxyphenyl)oxamethyl]methane (TDM 8– ) has been used to connect a dicopper paddlewheel building unit affording a metal–organic framework (MOF), Cu 4 (H 2 O) 4 (TDM)· xS (PCN-26· xS, S represents noncoordinated solvent molecules, PCN = porous coordination network) with novel structure, high gas uptake, and interesting gas adsorption selectivity. PCN-26 contains two different types of cages, octahedral and cuboctahedral, to form a polyhedron-stacked three-dimensional framework with open channels in three orthogonal directions. Gas adsorption studies of N 2, Ar, and H 2 on an activated PCN-26 at 77 K, 1 bar, reveals a Langmuir surface area of 2545 m 2 /g, a Brunauer–Emmett–Teller (BET) surface area of 1854 m 2 /g, a total pore volume of 0.84 cm 3 /g, and a H 2 uptake capacity of 2.57 wt %. Additionally, PCN-26 exhibits a CO 2 /N 2 selectivity of 49:1 and CO 2 /CH 4 selectivity of 8.4:1 at 273 K. To investigate properties of gas adsorption and the adsorption sites for CO 2 in activated PCN-26, theoretical simulations of the adsorption isotherms of CO 2, CH 4, and N 2 at different temperatures were carried out. Experimental results corroborate very well with those of molecular simulations.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Metal-Organic Frameworks: Synthesis and Applications · Covalent Organic Framework Applications · Carbon Dioxide Capture Technologies
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Lab of Computational Chemistry, Department of Chemical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing, 100029, China
References (87)
Show source-provided references
1. Yaghi O. M. · Nature · 2003 · 423 · 70510.1038/nature01650 ↗
2. Hong D. Y. · Adv. Funct. Mater. · 2009 · 19 · 153710.1002/adfm.200801130 ↗
3. Kitagawa S. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2004 · 43 · 233410.1002/anie.200300610 ↗
4. Murray L. J. · Chem. Soc. Rev. · 2009 · 38 · 129410.1039/b802256a ↗
5. Perry J. J. · Chem. Soc. Rev. · 2009 · 38 · 140010.1039/b807086p ↗
6. Wong-Foy A. G. · J. Am. Chem. Soc. · 2006 · 128 · 349410.1021/ja058213h ↗
7. Dincă M. · J. Am. Chem. Soc. · 2006 · 128 · 1687610.1021/ja0656853 ↗
8. Noro S. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2000 · 39 · 208210.1002/1521-3773(20000616)39:12<2081::AID-ANIE2081>3.0.CO;2-A ↗
9. Lin X. · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 215910.1021/ja806624j ↗
10. Gogotsi Y. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 1600610.1021/ja0550529 ↗
11. Jhung S. H. · Chem.—Eur. J. · 2006 · 12 · 789910.1002/chem.200600270 ↗
12. Férey G. · Science · 2005 · 309 · 204010.1126/science.1116275 ↗
13. Chae H. K. · Nature · 2004 · 427 · 52310.1038/nature02311 ↗
14. Nelson A. P. · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 45810.1021/ja808853q ↗
15. Furukawa H. · Science · 2010 · 329 · 42410.1126/science.1192160 ↗
16. Farha O. K. · Nat Chem · 2010 · 2 · 94410.1038/nchem.834 ↗
17. Farha O. K. · Chem. Mater. · 2009 · 21 · 303310.1021/cm901280w ↗
18. Li J. R. · Chem. Soc. Rev. · 2009 · 38 · 147710.1039/b802426j ↗
19. Ma S. Q. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2007 · 46 · 245810.1002/anie.200604353 ↗
20. Bhan A. · Acc. Chem. Res. · 2008 · 41 · 55910.1021/ar700181t ↗
21. Seo J. S. · Nature · 2000 · 404 · 98210.1038/35010088 ↗
22. Hu A. G. · J. Am. Chem. Soc. · 2003 · 125 · 1149010.1021/ja0348344 ↗
23. Li G. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 458210.1021/ja078317n ↗
24. Lee S. J. · Acc. Chem. Res. · 2008 · 41 · 52110.1021/ar700216n ↗
25. Corma A. · Nature · 2002 · 418 · 51410.1038/nature00924 ↗
26. Lin Z.-J. · CrystEngComm · 2011 · 13 · 332110.1039/c1ce05099k ↗
27. Batten S. R. · J. Solid State Chem. · 2005 · 178 · 247510.1016/j.jssc.2005.05.033 ↗
28. Cairns A. J. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 156010.1021/ja078060t ↗
29. Bradshaw D. · Acc. Chem. Res. · 2005 · 38 · 27310.1021/ar0401606 ↗
30. Eddaoudi M. · Acc. Chem. Res. · 2001 · 34 · 31910.1021/ar000034b ↗
31. Li H. L. · J. Am. Chem. Soc. · 1998 · 120 · 218610.1021/ja974172g ↗
32. Kondo M. · Angew. Chem., Int. Ed. · 1999 · 38 · 14010.1002/(SICI)1521-3773(19990115)38:1/2<140::AID-ANIE140>3.0.CO;2-9 ↗
33. Chui S. S. Y. · Science · 1999 · 283 · 114810.1126/science.283.5405.1148 ↗
34. Wong-Foy A. G. · J. Am. Chem. Soc. · 2007 · 129 · 1574010.1021/ja0753952 ↗
35. Zhuang W. J. · Chem. Commun. · 2010 · 46 · 522310.1039/c0cc00779j ↗
36. Ma L. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 1383410.1021/ja804944r ↗
37. Lin X. · J. Am. Chem. Soc. · 2006 · 128 · 1074510.1021/ja060946u ↗
38. Guillou N. · Eur. J. Inorg. Chem. · 2006 · 496310.1002/ejic.200600663 ↗
39. Yuan D. Q. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2010 · 49 · 535710.1002/anie.201001009 ↗
40. Zhao D. · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 918610.1021/ja901109t ↗
41. Ma L. Q. · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 461010.1021/ja809590n ↗
42. Tan C. · Chem. Commun. · 2011 · 47 · 448710.1039/c1cc10378d ↗
43. Rajca A. · J. Org. Chem. · 1994 · 59 · 770110.1021/jo00104a027 ↗
44. Sheldrick G. · Acta Crystallogr., Sect. A · 2008 · 64 · 11210.1107/S0108767307043930 ↗
45. Spek A. L. · J. Appl. Crystallogr. · 2003 · 36 · 710.1107/S0021889802022112 ↗
46. Marx D. · Phys. Rev. A · 1992 · 45 · 896810.1103/PhysRevA.45.8968 ↗
47. Potoff J. J. · AIChE J. · 2001 · 47 · 167610.1002/aic.690470719 ↗
48. Martin M. G. · J. Phys. Chem. B · 1998 · 102 · 256910.1021/jp972543+ ↗
49. Mayo S. L. · J. Phys. Chem. · 1990 · 94 · 889710.1021/j100389a010 ↗
50. Frost H. · J. Phys. Chem. B · 2006 · 110 · 956510.1021/jp060433+ ↗
51. Frost H. · J. Phys. Chem. C · 2007 · 111 · 1879410.1021/jp076657p ↗
52. Bae Y. S. · Langmuir · 2008 · 24 · 859210.1021/la800555x ↗
53. Xu Q. · J. Phys. Chem. C · 2010 · 114 · 503510.1021/jp910522h ↗
54. Düren T. · J. Phys. Chem. B · 2004 · 108 · 1570310.1021/jp0477856 ↗
55. Karra J. R. · J. Phys. Chem. C · 2010 · 114 · 1573510.1021/jp105519h ↗
56. Zheng C. · J. Phys. Chem. C · 2010 · 114 · 994510.1021/jp102409a ↗
57. Rappe A. K. · J. Am. Chem. Soc. · 1992 · 114 · 1002410.1021/ja00051a040 ↗
58. Kumar A. V. A. · Phys. Rev. Lett. · 2005 · 95 · 24590110.1103/PhysRevLett.95.245901 ↗
59. Yazaydin A. O. · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 1819810.1021/ja9057234 ↗
60. Babarao R. · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 1141710.1021/ja901061j ↗
61. Liu B. · J. Phys. Chem. C · 2010 · 114 · 851510.1021/jp101531m ↗
62. Xu Q. · J. Mater. Chem. · 2010 · 20 · 70610.1039/B912407A ↗
63. Frenkel D. · 2002
64. Perry J. J. · J. Am. Chem. Soc. · 2007 · 129 · 1007610.1021/ja0734952 ↗
65. Blatov V. A. · IUCr CompComm Newslett. · 2006 · 7 · 4
66. Wang X. S. · Chem. Mater. · 2008 · 20 · 314510.1021/cm800403d ↗
67. Ma S. Q. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 101210.1021/ja0771639 ↗
68. 2008
69. Lin X. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2006 · 45 · 735810.1002/anie.200601991 ↗
70. Rowsell J. L. C. · J. Am. Chem. Soc. · 2006 · 128 · 130410.1021/ja056639q ↗
71. Liu Y. L. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2007 · 46 · 327810.1002/anie.200604306 ↗
72. Yang R. T. · 199710.1142/p037 ↗
73. Roquerol F. · 1999
74. Lee J. Y. · J. Solid State Chem. · 2005 · 178 · 252710.1016/j.jssc.2005.07.002 ↗
75. Ma S. Q. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 1589610.1021/ja803492q ↗
76. Peterson V. K. · J. Am. Chem. Soc. · 2006 · 128 · 1557810.1021/ja0660857 ↗
77. Dincă M. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2007 · 46 · 141910.1002/anie.200604362 ↗
78. Pachfule P. · Crystengcomm · 2010 · 12 · 238110.1039/c000723d ↗
79. Demessence A. · Chem.—Eur. J. · 2010 · 16 · 590210.1002/chem.201000053 ↗
80. Chun H. · Inorg. Chem. · 2009 · 48 · 998010.1021/ic901456k ↗
81. Guo Z. G. · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 689410.1021/ja9000129 ↗
82. Lee W. R. · Inorg. Chem. · 2010 · 49 · 472310.1021/ic902182x ↗
83. Britt D. · Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. · 2009 · 106 · 2063710.1073/pnas.0909718106 ↗
84. An J. · J. Am. Chem. Soc. · 2010 · 132 · 3810.1021/ja909169x ↗
85. Zhang Z. J. · Inorg. Chem. · 2010 · 49 · 844410.1021/ic1010083 ↗
86. Zhang Z. · Chem. Commun. · 2010 · 46 · 720510.1039/c0cc01236j ↗
87. Park H. J. · Chem.—Eur. J. · 2010 · 16 · 1166210.1002/chem.201001549 ↗