Recently, there has been significant interest in methane as an abundant and cleaner burning alternative to fossil fuels. Consequently, the design of media capable of the storage of methane under practical conditions has become an area of significant interest to the scientific community. While metal−organic frameworks have seen pronounced examination for this application, flexible metal−organic framework variants have been little examined despite having tremendous promise for methane storage applications. This work provides an overview of the current state of the art regarding the investigation of these systems for the purpose of providing a baseline for future research.
References
1.
A.
Qazi
, F.
Hussain
, N. A.
Rahim
, G.
Hardaker
, D.
Alghazzawi
, K.
Shaban
, and K.
Haruna
, IEEE Access
7
, 63837
–63851
(2019
).2.
H.
Li
, K.
Wang
, Y.
Sun
, C. T.
Lollar
, J.
Li
, and H.-C.
Zhou
, Mater. Today
21
, 108
–121
(2018
).3.
D.
Alezi
, Y.
Belmabkhout
, and M.
Eddaoudi
, in Elaboration and Applications of Metal-Organic Frameworks
(World Scientific
, 2017
), Vol. 2
, pp. 207
–246
.4.
A.
Schoedel
, Z.
Ji
, and O. M.
Yaghi
, Nat. Energy
1
, 16034
(2016
).5.
See https://arpa-e.energy.gov/?q=programs/move for information on the methane storage targets set by DOE.
6.
J. A.
Mason
, J.
Oktawiec
, M. K.
Taylor
, M. R.
Hudson
, J.
Rodriguez
, J. E.
Bachman
, M. I.
Gonzalez
, A.
Cervellino
, A.
Guagliardi
, C. M.
Brown
, P. L.
Llewellyn
, N.
Masciocchi
, and J. R.
Long
, Nature
527
, 357
–361
(2015
).7.
M.
Safaei
, M. M.
Foroughi
, N.
Ebrahimpoor
, S.
Jahani
, A.
Omidi
, and M.
Khatami
, Trends Anal. Chem
118
, 401
–425
(2019
);S.
Yuan
, L.
Feng
, K.
Wang
, J.
Pang
, M.
Bosch
, C.
Lollar
, Y.
Sun
, J.
Qin
, X.
Yang
, P.
Zhang
, Q.
Wang
, L.
Zou
, Y.
Zhang
, L.
Zhang
, Y.
Fang
, J.
Li
, and H.-C.
Zhou
, Adv. Mater.
30
, 1704303
(2018
).8.
B.
Li
, H.-M.
Wen
, W.
Zhou
, J. Q.
Xu
, and B.
Chen
, Chem
1
, 557
–580
(2016
);E.
Mahmoud
, L.
Ali
, A.
El Sayah
, S. A.
Alkhatib
, H.
Abdulsalam
, M.
Juma
, and A. A. H.
Al-Muhtaseb
, Crystals
9
, 406
(2019
).9.
H.
Furukawa
, K. E.
Cordova
, M.
O'Keeffe
, and O. M.
Yaghi
, Science
341
, 1230444
(2013
).10.
H.-C.
Zhou
, J. R.
Long
, and O. M.
Yaghi
, Chem. Rev.
112
, 673
–674
(2012
).11.
S.
Ma
and H.-C.
Zhou
, Chem. Commun.
46
, 44
–53
(2010
).12.
H.
Li
, M.
Eddaoudi
, M.
O'Keeffe
, and O. M.
Yaghi
, Nature
402
, 276
–279
(1999
).13.
M.
Kondo
, T.
Yoshitomi
, H.
Matsuzaka
, S.
Kitagawa
, and K.
Seki
, Angew. Chem., Int. Ed.
36
, 1725
–1727
(1997
).14.
M.
Eddaoudi
, J.
Kim
, N.
Rosi
, D.
Vodak
, J.
Wachter
, M.
O'Keeffe
, and O. M.
Yaghi
, Science
295
, 469
–472
(2002
).15.
S. S.-Y.
Chui
, S. M.-F.
Lo
, J. P. H.
Charmant
, A. G.
Orpen
, and I. D.
Williams
, Science
283
, 1148
–1150
(1999
);
[PubMed]
Y.
Peng
, V.
Krungleviciute
, I.
Eryazici
, J. T.
Hupp
, O. K.
Farha
, and T.
Yildirim
, J. Am. Chem. Soc.
135
, 11887
–11894
(2013
);
[PubMed]
X.-J.
Hou
, P.
He
, H.
Li
, and X.
Wang
, J. Phys. Chem. C
117
2824
–2834
(2013
).16.
S.
Ma
, D.
Sun
, J. M.
Simmons
, C. D.
Collier
, D.
Yuan
, and H.-C.
Zhou
, J. Am. Chem. Soc.
130
, 1012
–1016
(2008
).17.
J.-M.
Lin
, C.-T.
He
, Y.
Liu
, P.-Q.
Liao
, D.-D.
Zhou
, J.-P.
Zhang
, and X.-M.
Chen
, Angew. Chem., Int. Ed.
55
, 4674
–4678
(2016
).18.
F.
Gándara
, H.
Furukawa
, S.
Lee
, and O. M.
Yaghi
, J. Am. Chem. Soc.
136
, 5271
–5274
(2014
).19.
M.
Zhang
, W.
Zhou
, T.
Pham
, K. A.
Forrest
, W.
Liu
, Y.
He
, H.
Wu
, T.
Yildirim
, B.
Chen
, B.
Space
, Y.
Pan
, M. J.
Zaworotko
, and J.
Bai
, Angew. Chem., Int. Ed.
56
, 11426
–11430
(2017
).20.
B.
Li
, H.-M.
Wen
, H.
Wang
, H.
Wu
, M.
Tyagi
, T.
Yildirim
, W.
Zhou
, and B.
Chen
, J. Am. Chem. Soc.
136
, 6207
–6210
(2014
).21.
Y.
Yan
, D. I.
Kolokolov
, I.
da Silva
, A. G.
Stepanov
, A. J.
Blake
, A.
Dailly
, P.
Manuel
, C. C.
Tang
, S.
Yang
, and M.
Schröder
, J. Am. Chem. Soc.
139
, 13349
–13360
(2017
).22.
T.
Kundu
, B. B.
Shah
, L.
Bolinois
, and D.
Zhao
, Chem. Mater.
31
, 2842
–2847
(2019
);J.
Liang
, X.
Li
, R.
Xi
, G.
Shan
, P.-Z.
Li
, J.
Liu
, Y.
Zhao
, and R.
Zou
, ACS Mater. Lett.
2
, 220
–226
(2020
).23.
Z.
Chang
, D.-H.
Yang
, J.
Xu
, T.-L.
Hu
, and X.-H.
Bu
, Adv. Mater.
27
, 5432
–5441
(2015
).24.
J. D.
Evans
, S.
Krause
, S.
Kaskel
, M. B.
Sweatman
, and L.
Sarkisov
, Chem. Sci.
10
, 5011
–5017
(2019
).25.
Z.-L.
Shi
and Y.-B.
Zhang
, Isr. J. Chem.
58
, 985
–994
(2018
);S.
Hiraide
, Y.
Sakanaka
, H.
Kajiro
, S.
Kawaguchi
, M. T.
Miyahara
, and H.
Tanaka
, Nat. Commun.
11
, 3867
(2020
);
[PubMed]
D.
Alezi
, I.
Spanopoulos
, C.
Tsangarakis
, A.
Shkurenko
, K.
Adil
, Y.
Belmabkhout
, M.
O'Keeffe
, M.
Eddaoudi
, and P. N.
Trikalitis
, J. Am. Chem. Soc.
138
, 12767
–12770
(2016
).
[PubMed]
26.
(a)
N.
Chanut
, A.
Ghoufi
, M.-V.
Coulet
, S.
Bourrelly
, B.
Kuchta
, G.
Maurin
, and P. L.
Llewellyn
, Nat. Commun.
11
, 1216
(2020
);
[PubMed]
(b)
L.
Bolinois
, T.
Kundu
, X.
Wang
, Y.
Wang
, Z.
Hu
, K.
Koh
, and D.
Zhao
, Chem. Commun.
53
, 8118
–8121
(2017
);(c)
A.
Schneemann
, V.
Bon
, I.
Schwedler
, I.
Senkovska
, S.
Kaskel
, and R. A.
Fischer
, Chem. Soc. Rev.
43
, 6062
–6096
(2014
);
[PubMed]
(d)
T.
Kundu
, M.
Wahiduzzaman
, B. B.
Shah
, G.
Maurin
, and D.
Zhao
, Angew. Chem., Int. Ed.
58
, 8073
–8077
(2019
);(e)
X.
Yang
, L.
Si
, G.
Xie
, L.
Zhang
, D.
Guo
, and J.
Luo
, Comput. Mater. Sci.
177
, 109543
(2020
).27.
(a)
J. H.
Lee
, S.
Jeoung
, Y. G.
Chung
, and H. R.
Moon
, Coord. Chem. Rev.
389
, 161
–188
(2019
);(b)
L.
Sarkisov
, R. L.
Martin
, M.
Haranczyk
, and B.
Smit
, J. Am. Chem. Soc.
136
, 2228
–2231
(2014
);
[PubMed]
(c)
N.
Aljammal
, C.
Jabbour
, S.
Chaemchuen
, T.
Juzsakova
, and F.
Verpoort
, Catalysts
9
, 512
(2019
);28.
M. K.
Taylor
, T.
Runčevski
, J.
Oktawiec
, M. I.
Gonzalez
, R. L.
Siegelman
, J. A.
Mason
, J.
Ye
, C. M.
Brown
, and J. R.
Long
, J. Am. Chem. Soc.
138
, 15019
–15026
(2016
).29.
R.
Kitaura
, K.
Seki
, G.
Akiyama
, and S.
Kitagawa
, Angew. Chem., Int. Ed.
42
, 428
–431
(2003
).30.
K.
Seki
, Phys. Chem. Chem. Phys.
4
, 1968
–1971
(2002
).31.
H.
Noguchi
, A.
Kondoh
, Y.
Hattori
, H.
Kanoh
, H.
Kajiro
, and K.
Kaneko
, J. Phys. Chem. B
109
, 13851
–13853
(2005
).32.
P. L.
Llewellyn
, P.
Horcajada
, G.
Maurin
, T.
Devic
, N.
Rosenbach
, S.
Bourrelly
, C.
Serre
, D.
Vincent
, S.
Loera-Serna
, Y.
Filinchuk
, and G.
Ferey
, J. Am. Chem. Soc.
131
, 13002
–13008
(2009
).33.
T.
Ahnfeldt
, D.
Gunzelmann
, T.
Loiseau
, D.
Hirsemann
, J.
Senker
, G.
Ferey
, and N.
Stock
, Inorg. Chem.
48
, 3057
–3064
(2009
).34.
S.
Couck
, J. F. M.
Denayer
, G. V.
Baron
, T.
Remy
, J.
Gascon
, and F.
Kapteijn
, J. Am. Chem. Soc.
131
, 6326
–6327
(2009
).35.
Q. Y.
Yang
, P.
Lama
, S.
Sen
, M.
Lusi
, K. J.
Chen
, W. Y.
Gao
, M.
Shivanna
, T.
Pham
, N.
Hosono
, S.
Kusaka
, J. J.
Perry
, S. Q.
Ma
, B.
Space
, L. J.
Barbour
, S.
Kitagawa
, and M. J.
Zaworotko
, Angew. Chem., Int. Ed.
57
, 5684
–5689
(2018
).36.
S. K.
Elsaidi
, M. H.
Mohamed
, L.
Wojtas
, A.
Chanthapally
, T.
Pham
, B.
Space
, J. J.
Vittal
, and M. J.
Zaworotko
, J. Am. Chem. Soc.
136
, 5072
–5077
(2014
).37.
U.
Stoeck
, S.
Krause
, V.
Bon
, I.
Senkovska
, and S.
Kaskel
, Chem. Commun.
48
, 10841
–10843
(2012
).38.
S.
Krause
, V.
Bon
, I.
Senkovska
, U.
Stoeck
, D.
Wallacher
, D. M.
Tobbens
, S.
Zander
, R. S.
Pillai
, G.
Maurin
, F. X.
Coudert
, and S.
Kaskel
, Nature
532
, 348
–352
(2016
).39.
J. D.
Evans
, L.
Bocquet
, and F. X.
Coudert
, Chem
1
, 873
–886
(2016
).40.
S.
Krause
, J. D.
Evans
, V.
Bon
, I.
Senkovska
, F.-X.
Coudert
, D. M.
Többens
, D.
Wallacher
, N.
Grimmd
, and S.
Kaskel
, Faraday Discuss.
225
, 168
–183
(2021
).41.
S.
Krause
, J. D.
Evans
, V.
Bon
, I.
Senkovska
, P.
Iacomi
, F.
Kolbe
, S.
Ehrling
, E.
Troschke
, J.
Getzschmann
, D. M.
Többens
, A.
Franz
, D.
Wallacher
, P. G.
Yot
, G.
Maurin
, E.
Brunner
, P. L.
Llewellyn
, F.-X.
Coudert
, and S.
Kaskel
, Nat. Commun.
10
, 3632
(2019
).42.
S.
Krause
, J. D.
Evans
, V.
Bon
, I.
Senkovska
, S.
Ehrling
, P.
Iacomi
, D. M.
Többens
, D.
Wallacher
, M. S.
Weiss
, B.
Zheng
, P. G.
Yot
, G.
Maurin
, P. L.
Llewellyn
, F.-X.
Coudert
, and S.
Kaskel
, Chem. Sci.
11
, 9468
–9479
(2020
).43.
X.
Lin
, I.
Telepeni
, A. J.
Blake
, A.
Dailly
, C. M.
Brown
, J. M.
Simmons
, M.
Zoppi
, G. S.
Walker
, K. M.
Thomas
, and T. J.
Mays
, J. Am. Chem. Soc.
131
, 2159
–2171
(2009
).44.
W.
Morris
, C. J.
Doonan
, H.
Furukawa
, R.
Banerjee
, and O. M.
Yaghi
, J. Am. Chem. Soc.
130
, 12626
–12627
(2008
).45.
B.
Zheng
, F.
Fu
, L. L.
Wang
, L.
Yang
, Y.
Zhu
, and H.
Du
, J. Phys. Chem. C
122
, 7203
–7209
(2018
).46.
(a)
K. S.
Park
, Z.
Ni
, A. P.
Côté
, J. Y.
Choi
, R.
Huang
, F. J.
Uribe-Romo
, H. K.
Chae
, M.
O'Keeffe
, and O. M.
Yaghi
, Proc. Natl. Acad. U. S. A.
103
, 10186
–10191
(2006
);(b)
C.
Zhang
, R. P.
Lively
, K.
Zhang
, J. R.
Johnson
, O.
Karvan
, and W. J.
Koros
, J. Phys. Chem. Lett.
3
, 2130
–2134
(2012
).
[PubMed]
47.
V. T.
Phuong
, T.
Chokbunpiam
, S.
Fritzsche
, T.
Remsungnen
, T.
Rungrotmongkol
, C.
Chmelik
, J.
Caro
, and S.
Hannongbua
, Microporous Mesoporous Mater.
235
, 69
–77
(2016
).48.
X.
Huang
, J.
Zhang
, and X.
Chen
, Sci. Bull.
48
, 1531
–1534
(2003
).49.
A.
Noguera‐Díaz
, J.
Villarroel‐Rocha
, V. P.
Ting
, N.
Bimbo
, K.
Sapag
, and T. J.
Mays
, J. Chem. Technol. Biotechnol.
94
, 3787
–3792
(2019
).50.
C. M.
McGuirk
, T. E.
Runčevski
, J.
Oktawiec
, A.
Turkiewicz
, M. K.
Taylor
, and J. R.
Long
, J. Am. Chem. Soc.
140
, 15924
–15933
(2018
).51.
Y.
Du
, B.
Wooler
, M.
Nines
, P.
Kortunov
, C. S.
Paur
, J.
Zengel
, S. C.
Weston
, and P. I.
Ravikovitch
, J. Am. Chem. Soc.
137
, 13603
–13611
(2015
).52.
P.
Zhao
, G. I.
Lampronti
, G. O.
Lloyd
, M. T.
Wharmby
, S.
Facq
, A. K.
Cheetham
, and S. A.
Redfern
, Chem. Mater.
26
, 1767
–1769
(2014
).53.
A.
Modrow
, D.
Zargarani
, R.
Herges
, and N.
Stock
, Dalton Trans.
41
, 8690
–8696
(2012
).54.
R.
Goeminne
, S.
Krause
, S.
Kaskel
, T.
Verstraelen
, and J. D.
Evans
, J. Am. Chem. Soc.
143
, 4143
–4147
(2021
).55.
E.
García-Pérez
, P.
Serra-Crespo
, S.
Hamad
, F.
Kapteijn
, and J.
Gascon
, Phys. Chem. Chem. Phys.
16
, 16060
–16066
(2014
).56.
S. M. J.
Rogge
, R.
Goeminne
, R.
Demuynck
, J. J.
Gutiérrez-Sevillano
, S.
Vandenbrande
, L.
Vanduyfhuys
, M.
Waroquier
, T.
Verstraelen
, and V.
Van Speybroeck
, Adv. Theory Simul.
2
, 1800177
(2019
).57.
S.
Krause
, N.
Hosono
, and S.
Kitagawa
, Angew. Chem., Int. Ed.
59
, 15325
–15341
(2020
).58.
L.
Chen
, J. P. S.
Mowat
, D.
Fairen-Jimenez
, C. A.
Morrison
, S. P.
Thompson
, P. A.
Wright
, and T.
Düren
, J. Am. Chem. Soc.
135
, 15763
–15773
(2013
).59.
Z.
Niu
, X.
Cui
, T.
Pham
, P. C.
Lan
, H.
Xing
, K. A.
Forrest
, L.
Wojtas
, B.
Space
, and S.
Ma
, Angew. Chem., Int. Ed.
58
, 10138
–10141
(2019
).60.
D. G.
Madden
, D.
O'Nolan
, K.-J.
Chen
, C.
Hua
, A.
Kumar
, T.
Pham
, K. A.
Forrest
, B.
Space
, J. J.
Perry
, M.
Khraisheh
, and M. J.
Zaworotko
, Chem. Commun.
55
, 3219
–3222
(2019
).61.
R.
Iftimie
, P.
Minary
, and M. E.
Tuckerman
, Proc. Natl. Acad. U. S. A.
102
, 6654
(2005
).62.
H.
Jonsson
, G.
Mills
, and K. W.
Jacobsen
, “Nudged elastic band method for finding minimum energy paths of transitions
,” in Classical and Quantum Dynamics in Condensed Phase Simulations
(World Scientific
, 1998
), pp 385
–404
.63.
M.-H.
Yu
, B.
Space
, D.
Franz
, W.
Zhou
, C.
He
, L.
Li
, R.
Krishna
, Z.
Chang
, W.
Li
, T.-L.
Hu
, and X.-H.
Bu
, J. Am. Chem. Soc.
141
, 17703
–17712
(2019
).64.
S.
Lee
, B.
Kim
, H.
Cho
, H.
Lee
, S. Y.
Lee
, E. S.
Cho
, and J.
Kim
, ACS Appl. Mater. Interfaces
13
, 23647
–23654
(2021
).65.
E.
Stavitski
, E. A.
Pidko
, S.
Couck
, T.
Remy
, E. J.
Hensen
, B. M.
Weckhuysen
, J.
Denayer
, J.
Gascon
, and F.
Kapteijn
, Langmuir
27
, 3970
–3976
(2011
).66.
S.
Bourrelly
, B.
Moulin
, A.
Rivera
, G.
Maurin
, S.
Devautour-Vinot
, C.
Serre
, T.
Devic
, P.
Horcajada
, A.
Vimont
, and G.
Clet
, J. Am. Chem. Soc.
132
, 9488
–9498
(2010
).67.
F.
Salles
, S.
Bourrelly
, H.
Jobic
, T.
Devic
, V.
Guillerm
, P.
Llewellyn
, C.
Serre
, G.
Ferey
, and G.
Maurin
, J. Phys. Chem. C
115
, 10764
–10776
(2011
).68.
F.
Salles
, G.
Maurin
, C.
Serre
, P. L.
Llewellyn
, C.
Knöfel
, H. J.
Choi
, Y.
Filinchuk
, L.
Oliviero
, A.
Vimont
, J. R.
Long
, and G.
Férey
, J. Am. Chem. Soc.
132
, 13782
–13788
(2010
).69.
P. K.
Thallapally
, J.
Tian
, M. R.
Kishan
, C. A.
Fernandez
, S. J.
Dalgarno
, P. B.
McGrail
, J. E.
Warren
, and J. L.
Atwood
, J. Am. Chem. Soc.
130
, 16842
–16843
(2008
).70.
A. J.
Blake
, S. J.
Hill
, P.
Hubberstey
, and W.-S.
Li
, J. Chem. Soc., Dalton Trans.
1997
, 913
–914
.71.
P.
Rallapalli
, D.
Patil
, K. P.
Prasanth
, R. S.
Somani
, R. V.
Jasra
, and H. C.
Bajaj
, J. Porous Mater.
17
, 523
–528
(2009
).72.
A.
Boutin
, F.-X.
Coudert
, M.-A.
Springuel-Huet
, A. V.
Neimark
, G.
Férey
, and A. H.
Fuchs
, J. Phys. Chem. C
114
, 22237
–22244
(2010
).73.
G.
Verma
, S.
Kumar
, H.
Vardhan
, J.
Ren
, Z.
Niu
, T.
Pham
, L.
Wojtas
, S.
Butikofer
, J. C.
Echeverria Garcia
, Y.-S.
Chen
, B.
Space
, and S.
Ma
, Nano Res.
14
, 512
–517
(2021
).74.
J.
Jiang
, H.
Furukawa
, Y.-B.
Zhang
, and O. M.
Yaghi
, J. Am. Chem. Soc.
138
, 10244
–10251
(2016
).75.
D.
Alezi
, Y.
Belmabkhout
, M.
Suyetin
, P. M.
Bhatt
, Ł. J.
Weseliński
, V.
Solovyeva
, K.
Adil
, I.
Spanopoulos
, P. N.
Trikalitis
, A.-H.
Emwas
, and M.
Eddaoudi
, J. Am. Chem. Soc.
137
, 13308
–13318
(2015
).76.
Z.
Chen
, P.
Li
, R.
Anderson
, X.
Wang
, X.
Zhang
, L.
Robison
, L. R.
Redfern
, S.
Moribe
, T.
Islamoglu
, D. A.
Gómez-Gualdrón
, T.
Yildirim
, J. F.
Stoddart
, and O. K.
Farha
, Science
368
, 297
(2020
).© 2022 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2022
Author(s)
You do not currently have access to this content.