Identifying UiO-67 Metal-Organic Framework Defects and Binding Sites through Ammonia Adsorption.
ammonia
defects
density functional theory
infrared spectroscopy
metal-organic frameworks
Journal
ChemSusChem
ISSN: 1864-564X
Titre abrégé: ChemSusChem
Pays: Germany
ID NLM: 101319536
Informations de publication
Date de publication:
10 Jan 2022
10 Jan 2022
Historique:
revised:
26
10
2021
received:
15
10
2021
pubmed:
3
11
2021
medline:
15
1
2022
entrez:
2
11
2021
Statut:
ppublish
Résumé
Ammonia is a widely used toxic industrial chemical that can cause severe respiratory ailments. Therefore, understanding and developing materials for its efficient capture and controlled release is necessary. One such class of materials is 3D porous metal-organic frameworks (MOFs) with exceptional surface areas and robust structures, ideal for gas storage/transport applications. Herein, interactions between ammonia and UiO-67-X (X: H, NH
Identifiants
pubmed: 34725931
doi: 10.1002/cssc.202102217
doi:
Substances chimiques
Metal-Organic Frameworks
0
UiO-67
0
Ammonia
7664-41-7
Types de publication
Journal Article
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e202102217Subventions
Organisme : Defense Threat Reduction Agency
ID : HDTRA1-16-1-0044
Organisme : Army Research Office
ID : W911NF-19-2-0187
Organisme : National Science Foundation
ID : DUE 1643874
Organisme : Temple University College of Science and Technology Undergraduate Research Program
Informations de copyright
© 2021 Wiley-VCH GmbH.
Références
J. B. DeCoste, M. S. Denny Jr., G. W. Peterson, J. J. Mahle, S. M. Cohen, Chem. Sci. 2016, 7, 2711-2716;
K. Vikrant, V. Kumar, K. H. Kim, J. Mater. Chem. A 2018, 6, 22391-22410.
A. Afif, N. Radenahmad, Q. Cheok, S. Shams, J. H. Kim, A. K. Azad, Renewable Sustainable Energy Rev. 2016, 60, 822-835.
M. Tamura, K. Shimizu, A. Satsuma, Appl. Catal. A 2012, 433, 135-145.
X. Meng, K. N. Han, Miner. Process. Extr. Metall. Rev. 1996, 16, 23-61.
X. Feng, S. Irle, H. Witek, K. Morokuma, R. Vidic, E. Borguet, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 10533-10538.
W. Fan, X. Wang, X. Zhang, X. Liu, Y. Wang, Z. Kang, F. Dai, B. Xu, R. Wang, D. Sun, ACS Cent. Sci. 2019, 5, 1261-1268.
T. Zhang, G. Xing, W. Chen, L. Chen, Mater. Chem. Front. 2020, 4, 332-353.
G. Barin, G. W. Peterson, V. Crocella, J. Xu, K. A. Colwell, A. Nandy, J. A. Reimer, S. Bordiga, J. R. Long, Chem. Sci. 2017, 8, 4399-4409.
M. Kandiah, M. H. Nilsen, S. Usseglio, S. Jakobsen, U. Olsbye, M. Tilset, C. Larabi, E. A. Quadrelli, F. Bonino, K. P. Lillerud, Chem. Mater. 2010, 22, 6632-6640;
L. Valenzano, B. Civalleri, S. Chavan, S. Bordiga, M. H. Nilsen, S. Jakobsen, K. P. Lillerud, C. Lamberti, Chem. Mater. 2011, 23, 1700-1718.
J. H. Cavka, S. Jakobsen, U. Olsbye, N. Guillou, C. Lamberti, S. Bordiga, K. P. Lillerud, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13850-13851.
G. E. Cmarik, M. Kim, S. M. Cohen, K. S. Walton, Langmuir 2012, 28, 15606-15613;
J. B. DeCoste, T. J. Demasky, M. J. Katz, O. K. Farha, J. T. Hupp, New J. Chem. 2015, 39, 2396-2399;
S. Shalini, S. Nandi, A. Justin, R. Maity, R. Vaidhyanathan, Chem. Commun. (Camb.) 2018, 54, 13472-13490.
J. E. Mondloch, M. J. Katz, W. C. Isley, P. Ghosh, P. L. Liao, W. Bury, G. Wagner, M. G. Hall, J. B. DeCoste, G. W. Peterson, R. Q. Snurr, C. J. Cramer, J. T. Hupp, O. K. Farha, Nat. Mater. 2015, 14, 512-516;
G. Wang, C. Sharp, A. M. Plonka, Q. Wang, A. I. Frenkel, W. Guo, C. Hill, C. Smith, J. Kollar, D. Troya, J. R. Morris, J. Phys. Chem. C. 2017, 121, 11261-11272;
V. S. D. Devulapalli, M. Richard, T.-Y. Luo, M. L. De Souza, N. L. Rosi, E. Borguet, Dalton Trans. 2021, 50, 3116-3120.
S. Oien-Odegaard, B. Bouchevreau, K. Hylland, L. Wu, R. Blom, C. Grande, U. Olsbye, M. Tilset, K. P. Lillerud, Inorg. Chem. 2016, 55, 1986-1991.
M. J. Katz, A. J. Howarth, P. Z. Moghadam, J. B. DeCoste, R. Q. Snurr, J. T. Hupp, O. K. Farha, Dalton Trans. 2016, 45, 4150-4153;
Y. Khabzina, J. Dhainaut, M. Ahlhelm, H. J. Richter, H. Reinsch, N. Stock, D. Farrusseng, Ind. Eng. Chem. Res. 2018, 57, 8200-8208;
E. Borfecchia, S. Maurelli, D. Gianolio, E. Groppo, M. Chiesa, F. Bonino, C. Lamberti, J. Phys. Chem. C. 2012, 116, 19839-19850.
X. Feng, C. Matranga, R. Vidic, E. Borguet, J. Phys. Chem. B 2004, 108, 19949-19954.
J. B. DeCoste, G. W. Peterson, H. Jasuja, T. G. Glover, Y. G. Huang, K. S. Walton, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 5642-5650;
J. P. Ruffley, I. Goodenough, T. Y. Luo, M. Richard, E. Borguet, N. L. Rosi, J. K. Johnson, J. Phys. Chem. C. 2019, 123, 19748-19758.
M. J. Katz, Z. J. Brown, Y. J. Colón, P. W. Siu, K. A. Scheidt, R. Q. Snurr, J. T. Hupp, O. K. Farha, Chem. Commun. 2013, 49, 9449-9451;
B. Wang, H. Huang, X.-L. Lv, Y. Xie, M. Li, J.-R. Li, Inorg. Chem. 2014, 53, 9254-9259.
E. Binaeian, Y. Li, H.-A. Tayebi, D. Yuan, J. Hazard. Mater. 2021, 416, 125933;
T. Yoskamtorn, P. Zhao, X. P. Wu, K. Purchase, F. Orlandi, P. Manuel, J. Taylor, Y. Li, S. Day, L. Ye, C. C. Tang, Y. Zhao, S. C. E. Tsang, J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 3205-3218.
K. Manandhar, W. Walkosz, Y. Ren, S. Otani, P. Zapol, M. Trenary, J. Phys. Chem. C. 2014, 118, 29260-29269;
K. Hadjiivanov, O. Saur, J. Lamotte, J.-C. Lavalley, Z. Phys. Chem. 1994, 187, 281-300;
G. J. Szulczewski, J. M. White, Surf. Sci. 1998, 406, 194-205.
A. Lubezky, L. Chechelnitsky, M. Folman, Surf. Sci. 2000, 454, 147-151.
O. S. Binbrek, A. Anderson, Chem. Phys. Lett. 1972, 15, 421-427.
L. Zhang, S. Cui, H. Guo, X. Ma, W. Lu, Comput. Mater. Sci. 2016, 112, 238-244;
S. Moribe, Z. J. Chen, S. Alayoglu, Z. H. Syed, T. Islamoglu, O. K. Farha, ACS Materials Lett. 2019, 1, 476-480;
C. H. Sharp, J. Abelard, A. M. Plonka, W. W. Guo, C. L. Hill, J. R. Morris, J. Phys. Chem. C. 2017, 121, 8902-8906;
A. Davydov, in Molecular Spectroscopy of Oxide Catalyst Surfaces; John Wiley and Sons: West Sussex, 2003, pp. 27-179..
M. D. Ellison, M. J. Crotty, D. Koh, R. L. Spray, K. E. Tate, J. Phys. Chem. B. 2004, 108, 7938-7943.
K. Mizuse, H. Hasegawa, N. Mikami, A. Fujii, J. Phys. Chem. A 2010, 114, 11060-11069;
M. Katada, R. Shishido, A. Fujii, Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 7595-7601;
M. N. Slipchenko, B. G. Sartakov, A. F. Vilesov, S. S. Xantheas, J. Phys. Chem. A 2007, 111, 7460-7471.
J. L. Bredas, G. B. Street, J. Chem. Phys. 1989, 90, 7291-7299;
S. Tsuzuki, K. Honda, T. Uchimaru, M. Mikami, K. Tanabe, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 11450-11458.
J. Wanna, J. A. Menapace, E. R. Bernstein, J. Chem. Phys. 1986, 85, 1795-1805.
R. J. Stanley, A. W. Castleman, J. Chem. Phys. 1990, 92, 5770-5775;
J. J. Breen, K. Kilgore, W. B. Tzeng, S. Wei, R. G. Keesee, A. W. Castleman, J. Chem. Phys. 1989, 90, 11-18.
D. A. Rodham, S. Suzuki, R. D. Suenram, F. J. Lovas, S. Dasgupta, W. A. Goddard, G. A. Blake, Nature 1993, 362, 735-737;
J. A. Menapace, E. R. Bernstein, J. Phys. Chem. 2002, 91, 2533-2544.
N. L. Rosi, J. Eckert, M. Eddaoudi, D. T. Vodak, J. Kim, M. O′Keeffe, O. M. Yaghi, Science 2003, 300, 1127-1129.
V. Chandrasekaran, L. Biennier, E. Arunan, D. Talbi, R. Georges, J. Phys. Chem. A 2011, 115, 11263-11268.
E. Arunan, G. R. Desiraju, R. A. Klein, J. Sadlej, S. Scheiner, I. Alkorta, D. C. Clary, R. H. Crabtree, J. J. Dannenberg, P. Hobza, H. G. Kjaergaard, A. C. Legon, B. Mennucci, D. J. Nesbitt, Pure Appl. Chem. 2011, 83, 1637-1641.
K. Chakarova, I. Strauss, M. Mihaylov, N. Drenchev, K. Hadjiivanov, Microporous Mesoporous Mater. 2019, 281, 110-122.
Z. Fang, B. Bueken, D. E. De Vos, R. A. Fischer, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2015, 54, 7234-7254;
G. C. Shearer, S. Chavan, J. Ethiraj, J. G. Vitillo, S. Svelle, U. Olsbye, C. Lamberti, S. Bordiga, K. P. Lillerud, Chem. Mater. 2014, 26, 4068-4071.
H. Wu, Y. S. Chua, V. Krungleviciute, M. Tyagi, P. Chen, T. Yildirim, W. Zhou, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10525-10532.
Y. H. Fu, J. Y. Wu, R. F. Du, K. Guo, R. Ma, F. M. Zhang, W. D. Zhu, M. H. Fan, RSC Adv. 2019, 9, 37733-37738;
F. Vermoortele, B. Bueken, G. Le Bars, B. Van de Voorde, M. Vandichel, K. Houthoofd, A. Vimont, M. Daturi, M. Waroquier, V. Van Speybroeck, C. Kirschhock, D. E. De Vos, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 11465-11468.
K. M. Choi, H. J. Jeon, J. K. Kang, O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11920-11923;
T. H. Park, A. J. Hickman, K. Koh, S. Martin, A. G. Wong-Foy, M. S. Sanford, A. J. Matzger, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 20138-20141;
Y. Zhu, J. Ciston, B. Zheng, X. Miao, C. Czarnik, Y. Pan, R. Sougrat, Z. Lai, C. E. Hsiung, K. Yao, I. Pinnau, M. Pan, Y. Han, Nat. Mater. 2017, 16, 532-536.
S. Ling, B. Slater, Chem. Sci. 2016, 7, 4706-4712;
O. V. Gutov, M. Gonzalez Hevia, E. C. Escudero-Adan, A. Shafir, Inorg. Chem. 2015, 54, 8396-8400.
K. Tan, H. Pandey, H. Wang, E. Velasco, K. Y. Wang, H. C. Zhou, J. Li, T. Thonhauser, J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 6328-6332;
C. A. Trickett, K. J. Gagnon, S. Lee, F. Gandara, H. B. Burgi, O. M. Yaghi, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2015, 54, 11162-11167.
K. I. Hadjiivanov, D. A. Panayotov, M. Y. Mihaylov, E. Z. Ivanova, K. K. Chakarova, S. M. Andonova, N. L. Drenchev, Chem. Rev. 2021, 121, 1286-1424.
I. Goodenough, V. S. D. Devulapalli, W. Q. Xu, M. C. Boyanich, T. Y. Luo, M. De Souza, M. Richard, N. L. Rosi, E. Borguet, Chem. Mater. 2021, 33, 910-920.
J. E. Bertie, M. M. Morrison, J. Chem. Phys. 1980, 73, 4832-4837;
J. E. Bertie, M. R. Shehata, J. Chem. Phys. 1985, 83, 1449-1456;
A. Engdahl, B. Nelander, J. Chem. Phys. 1989, 91, 6604-6612;
G. Sill, U. Fink, J. R. Ferraro, J. Chem. Phys. 1981, 74, 997-1000;
W. J. Zheng, D. Jewitt, R. I. Kaiser, Astrophys. J. Suppl. Ser. 2009, 181, 53-61;
J. E. Bertie, M. M. Morrison, J. Phys. Chem. 1981, 74, 4361-4371.
B. Nelander, L. Nord, J. Phys. Chem. 1982, 86, 4375-4379;
E. Salli, T. Salmi, L. Halonen, J. Phys. Chem. A 2011, 115, 11594-11605.
C. Healy, K. M. Patil, B. H. Wilson, L. Hermanspahn, N. C. Harvey-Reid, B. I. Howard, C. Kleinjan, J. Kolien, F. Payet, S. G. Telfer, P. E. Kruger, T. D. Bennett, Coord. Chem. Rev. 2020, 419, 213388.
D. Kazachkin, Y. Nishimura, S. Irle, K. Morokuma, R. D. Vidic, E. Borguet, Langmuir 2008, 24, 7848-7856.
S. Suganuma, Y. Murakami, J. Ohyama, T. Torikai, K. Okumura, N. Katada, Catal. Lett. 2015, 145, 1904-1912;
C. Petit, B. Mendoza, T. J. Bandosz, Langmuir 2010, 26, 15302-15309;
Y. W. Chen, X. Zhang, K. K. Ma, Z. J. Chen, X. J. Wang, J. Knapp, S. Alayoglu, F. F. Wang, Q. B. Xia, Z. Li, T. Islamoglu, O. K. Farha, ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 2, 6098-6102.
S. Bashkova, T. J. Bandosz, J. Colloid Interface Sci. 2014, 417, 109-114.
Y. Yang, M. Faheem, L. Wang, Q. Meng, H. Sha, N. Yang, Y. Yuan, G. Zhu, ACS Cent. Sci. 2018, 4, 748-754;
K. Suzuki, T. Noda, N. Katada, M. Niwa, J. Catal. 2007, 250, 151-160;
E. Gianotti, V. Dellarocca, L. Marchese, G. Martra, S. Coluccia, T. Maschmeyer, Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 6109-6115.
Y.-S. Bae, O. K. Farha, J. T. Hupp, R. Q. Snurr, J. Mater. Chem. 2009, 19, 2131-2134.
Y. Liao, L. Zhang, M. H. Weston, W. Morris, J. T. Hupp, O. K. Farha, Chem. Commun. (Camb.) 2017, 53, 9376-9379.
T. Suhasaria, J. D. Thrower, H. Zacharias, Mon. Not. R. Astron. Soc. 2015, 454, 3317-3327.
S. Kwon, R. Vidic, E. Borguet, Surf. Sci. 2003, 522, 17-26.
P. A. Redhead, Vacuum 1962, 12, 203-211;
A. M. de Jong, J. W. Niemantsverdriet, Surf. Sci. 1990, 233, 355-365.
P. Melix, T. Heine, J. Phys. Chem. C. 2020, 124, 11985-11989.
M. Niwa, K. Suzuki, N. Katada, T. Kanougi, T. Atoguchi, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 18749-18757.
A. S. Al-Dughaither, H. de Lasa, Ind. Eng. Chem. Res. 2014, 53, 15303-15316.
B. T. Loveless, A. Gyanani, D. S. Muggli, Appl. Catal. B 2008, 84, 591-597.