Assessing the Role of Metal Identity on CO2 Adsorption in MOFs Containing M–OH Functional Groups

吸附 化学吸附 金属有机骨架 氢键 红外光谱学 密度泛函理论 金属 碳酸氢盐 配体(生物化学) 无机化学 化学 亲核细胞 结晶学 物理化学 分子 催化作用 有机化学 计算化学 受体 生物化学
作者
Caitlin E. Bien,Qiao Liu,Casey R. Wade
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:32 (1): 489-497 被引量:58
标识
DOI:10.1021/acs.chemmater.9b04228
摘要

Heterobimetallic analogues of CFA-1 [Zn1+zM4-zX4(bibta)3, bibta2– = 5,5′-bibenzotriazolate, M = Co (z = 0), Ni (z = 1), Cu (z = 2.3), X = Cl–, Br–, CH3CO2–] have been prepared via postsynthetic cation exchange. Subsequent postsynthetic X–/HCO3– ligand exchange followed by thermal activation generates nucleophilic M–OH groups at the Kuratowski-type metal nodes of the heterobimetallic metal-organic frameworks (MOFs). While the Cu-exchanged MOF suffered from degradation as a result of the postsynthetic modifications, the Co and Ni analogues (Co–OH and Ni–OH) proved to be stable to activation, and room-temperature isotherm measurements show steep CO2 uptake at pressures compatible with direct air capture and other trace CO2 removal applications. Ni–OH exhibits a greater low-pressure CO2 capacity and higher isosteric heat of adsorption than Co–OH and the all-Zn MOF, Zn–OH. In situ diffuse reflectance infrared (IR) spectroscopy experiments indicate that Co–OH and Ni–OH adsorb CO2 via a M–OH → M–O2COH chemisorption mechanism aided by intercluster hydrogen-bonding interactions. However, CO2 adsorption in Ni–OH gives rise to spectroscopic features that are not observed for Co–OH and Zn–OH and can be attributed to Ni-bicarbonate groups that do not engage in intercluster hydrogen bonding. Density functional theory (DFT) calculations performed on model clusters support the experimentally observed trend in CO2 affinity.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
3秒前
平淡夏天发布了新的文献求助10
4秒前
王三岁完成签到,获得积分10
4秒前
深情不弱完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
山东及时雨完成签到,获得积分10
7秒前
LabRat完成签到 ,获得积分10
7秒前
迟迟发布了新的文献求助20
8秒前
9秒前
雷军发布了新的文献求助30
9秒前
yuyu发布了新的文献求助10
9秒前
睡觉了完成签到,获得积分10
12秒前
英俊的铭应助zyc采纳,获得10
12秒前
hha完成签到,获得积分10
13秒前
时尚白晴完成签到 ,获得积分10
14秒前
山260发布了新的文献求助10
14秒前
CipherSage应助kb采纳,获得10
15秒前
17秒前
大方的小海豚完成签到,获得积分10
18秒前
ll完成签到,获得积分20
19秒前
清脆尔烟完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
段启瑞发布了新的文献求助10
21秒前
22秒前
优秀含羞草完成签到,获得积分10
24秒前
英勇代荷完成签到,获得积分10
24秒前
传奇3应助七彩螺旋采纳,获得10
26秒前
可爱的函函应助AliceLan采纳,获得10
27秒前
雷军完成签到,获得积分10
27秒前
syyyq发布了新的文献求助10
27秒前
儒雅的城发布了新的文献求助10
27秒前
27秒前
爆米花应助归零者采纳,获得10
28秒前
辛勤的平露完成签到,获得积分10
29秒前
zyc发布了新的文献求助10
33秒前
牙膏完成签到,获得积分10
34秒前
斯文败类应助茉莉奶绿采纳,获得10
35秒前
留白地完成签到 ,获得积分10
35秒前
张一完成签到,获得积分10
36秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Introducing the Learning Sciences 600
Resiliency Scale for Adolescents--Chinese Version 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7321514
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8937101
关于积分的说明 18947263
捐赠科研通 6979531
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3214775
关于科研通互助平台的介绍 2382407
邀请新用户注册赠送积分活动 2194038