Carbon dioxide capture and separation are important industrial processes that allow the use of carbon dioxide for the production of a range of chemical products and materials, and to minimize the effects of carbon dioxide emission. Porous metal-organic frameworks are promising materials to achieve such separations and to replace current technologies, which use aqueous solvents to chemically absorb carbon dioxide. Here we show that a metal-organic frameworks (UTSA-16) displays high uptake (160 cm3 cm−3) of CO2 at ambient conditions, making it a potentially useful adsorbent material for post-combustion carbon dioxide capture and biogas stream purification. This has been further confirmed by simulated breakthrough experiments. The high storage capacities and selectivities of UTSA-16 for carbon dioxide capture are attributed to the optimal pore cages and the strong binding sites to carbon dioxide, which have been demonstrated by neutron diffraction studies. Metal-organic frameworks are promising candidates for capturing and sequestering carbon dioxide. Chen and co-workers report a metal-organic framework that exhibits high uptake of carbon dioxide at ambient conditions, and is a potentially useful adsorbent for post-combustion carbon dioxide capture.

It is emergent to reduce carbon dioxide emissions from fossil fuel combustion and thereby limit climate destabilization. In order to achieve the industrial scenario of CCS, there is a need for the discovery of better solid CO2 adsorbents that realize great improvement of selective capacity and stability to moisture as well as significant reductions in energy requirements and costs. In this review, we provide an overview of the current status of the emerging microporous metal–organic frameworks (MOFs) for the storage and separation of carbon dioxide. We summarize the main factors for CO2 capture performance of MOF materials under different working conditions, in comparison with those for zeolite materials. At the same time, we analyze the relationship among porous structures, pore/window sizes, capacity, selectivity and enthalpy of porous MOFs for CCS, which will give us clues for the design and synthesis of MOF materials as CO2 adsorbents.

Gases are widely used as energy resources for industry and our daily life. Developing energy cost efficient porous materials for gas storage and separation is of fundamentally and industrially important, and is one of the most important aspects of energy chemistry and materials. Metal-organic frameworks (MOFs), representing a novel class of porous materials, feature unique pore structure, such as exceptional porosity, tunable pore structures, ready functionalization, which not only enables high density energy storage of clean fuel gas in MOF adsorbents, but also facilitates distinct host-guest interactions and/or sieving effects to differentiate different molecules for energy-efficient separation economy. In this review, we summarize and highlight the recent advances in the arena of gas storage and separation using MOFs as adsorbents, including progresses in MOF-based membranes for gas separation, which could afford broader concepts to the current status and challenges in this field.

As a novel class of porous crystalline materials, hydrogen-bonded organic frameworks (HOFs), self-assembled from organic or metal-organic building blocks through intermolecular hydrogen-bonding interactions, have attracted more and more attention. Over the past decade, a number of porous HOFs have been constructed through judicious selection of H-bonding motifs, which are further enforced by other weak intermolecular interactions such as π-π stacking and van der Waals forces and framework interpenetration. Since the H-bonds are weaker than coordinate and covalent bonds used for the construction of metal-organic frameworks (MOFs) and covalent organic frameworks (COFs), HOFs have some unique features such as mild synthesis condition, solution processability, easy healing, and regeneration. These features enable HOFs to be a tunable platform for the construction of functional materials. Here, we review the H-bonding motifs used for constructing porous HOFs and highlight some of their applications, including gas separation and storage, chiral separation and structure determination, fluorescent sensing, heterogeneous catalysis, biological applications, proton conduction, photoluminescent materials, and membrane-based applications.

Separation of acetylene and ethylene is an important industrial process because both compounds are essential reagents for a range of chemical products and materials. Current separation approaches include the partial hydrogenation of acetylene into ethylene over a supported Pd catalyst, and the extraction of cracked olefins using an organic solvent; both routes are costly and energy consuming. Adsorption technologies may allow separation, but microporous materials exhibiting highly selective adsorption of C2H2/C2H4 have not been realized to date. Here, we report the development of tunable microporous enantiopure mixed-metal-organic framework (M′MOF) materials for highly selective separation of C2H2 and C2H4. The high selectivities achieved suggest the potential application of microporous M′MOFs for practical adsorption-based separation of C2H2/C2H4. Separation of acetylene and ethylene is an important industrial challenge, which may be aided by selectively adsorbant materials. In this study, a metal-organic framework material is reported, which allows highly selective separation of acetylene and ethylene.

The distinct synergetic characteristics between each component in inorganic–organic hybrids offer various possibilities to obtain new “smart”, high performing materials. Growing interest in this field has largely expanded the content of photochromic materials for the purpose of improving existing photochromic materials, fabricating photoresponsive devices, and exploring new families of photochromic materials. In this feature article, we give a brief review of photochromic hybrids of metal halides, metal cyanides, polyoxometalates, and metal chalcogenides as well as photochromic metal–organic complexes.

Abstract Immobilization of functional sites within metal–organic frameworks (MOFs) is very important for their ability to recognize small molecules and thus for their functional properties. The metalloligand approach has enabled us to rationally immobilize a variety of different functional sites such as open metal sites, catalytic active metal sites, photoactive metal sites, chiral pore environments, and pores of tunable sizes and curvatures into mixed metal–organic frameworks (M′MOFs). In this Minireview, we highlight some important functional M′MOFs with metalloligands for gas storage and separation, enantioselective separation, heterogeneous asymmetric catalysis, sensing, and as photoactive and nanoscale drug delivery and biomedical imaging materials.

The pore space partition (PSP) approach has been employed to realize a novel porous MOF (FJU-90) with dual functionalities for the challenging C2H2/CO2 separation under ambient conditions. By virtue of a triangular ligand (Tripp = 2,4,6-tris(4-pyridyl)pyridine), the cylindrical channels in the original FJU-88 have been partitioned into uniformly interconnected pore cavities, leading to the dramatically reduced pore apertures from 12.0 × 9.4 to 5.4 × 5.1 Å2. Narrowing down the pore sizes, the resulting activated FJU-90a takes up a very large amount of C2H2 (180 cm3 g–1) but much less of CO2 (103 cm3 g–1) at 298 K and 1 bar, demonstrating it to be the best porous MOF material for this C2H2/CO2 (50%:50%) separation in terms of the C2H2 gravimetric productivity. IAST calculations, molecular modeling studies, and simulated and experimental breakthrough experiments comprehensively demonstrate that the pore space partition strategy is a very powerful approach to constructing MOFs with dual functionality for challenging gas separation.

On the metal: Open metal sites within isostructural [M2(DHTP)] metal–organic frameworks (M=Co2+, Mn2+, Mg2+, and Zn2+; DHTP=2,5-dihydroxyterephthalate) exhibit differential molecular recognition with acetylene. The extremely strong interaction of Co2+ with acetylene (see structure) makes [Co2(DHTP)] the highest volumetric acetylene storage material with a capacity of 230 cm3 cm−3 at 295 K and 1 atm.

Angewandte Chemie International EditionVolume 46, Issue 18 p. 3249-3251 Communication Photochromism of a Methyl Viologen Bismuth(III) Chloride: Structural Variation Before and After UV Irradiation† Gang Xu, Gang Xu State Key Laboratory of Structural Chemistry, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Fuzhou, Fujian 350002, P.R. China, Fax: (+86) 591-8371-4946 Graduate School, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, P.R. ChinaSearch for more papers by this authorGuo-Cong Guo Prof. Dr., Guo-Cong Guo Prof. Dr. gcguo@ms.fjirsm.ac.cn State Key Laboratory of Structural Chemistry, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Fuzhou, Fujian 350002, P.R. China, Fax: (+86) 591-8371-4946Search for more papers by this authorMing-Sheng Wang Dr., Ming-Sheng Wang Dr. State Key Laboratory of Structural Chemistry, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Fuzhou, Fujian 350002, P.R. China, Fax: (+86) 591-8371-4946Search for more papers by this authorZhang-Jing Zhang, Zhang-Jing Zhang State Key Laboratory of Structural Chemistry, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Fuzhou, Fujian 350002, P.R. China, Fax: (+86) 591-8371-4946Search for more papers by this authorWen-Tong Chen Dr., Wen-Tong Chen Dr. State Key Laboratory of Structural Chemistry, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Fuzhou, Fujian 350002, P.R. China, Fax: (+86) 591-8371-4946Search for more papers by this author Jin-Shun Huang Prof., Jin-Shun Huang Prof. State Key Laboratory of Structural Chemistry, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Fuzhou, Fujian 350002, P.R. China, Fax: (+86) 591-8371-4946Search for more papers by this author Gang Xu, Gang Xu State Key Laboratory of Structural Chemistry, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Fuzhou, Fujian 350002, P.R. China, Fax: (+86) 591-8371-4946 Graduate School, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, P.R. ChinaSearch for more papers by this authorGuo-Cong Guo Prof. Dr., Guo-Cong Guo Prof. Dr. gcguo@ms.fjirsm.ac.cn State Key Laboratory of Structural Chemistry, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Fuzhou, Fujian 350002, P.R. China, Fax: (+86) 591-8371-4946Search for more papers by this authorMing-Sheng Wang Dr., Ming-Sheng Wang Dr. State Key Laboratory of Structural Chemistry, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Fuzhou, Fujian 350002, P.R. China, Fax: (+86) 591-8371-4946Search for more papers by this authorZhang-Jing Zhang, Zhang-Jing Zhang State Key Laboratory of Structural Chemistry, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Fuzhou, Fujian 350002, P.R. China, Fax: (+86) 591-8371-4946Search for more papers by this authorWen-Tong Chen Dr., Wen-Tong Chen Dr. State Key Laboratory of Structural Chemistry, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Fuzhou, Fujian 350002, P.R. China, Fax: (+86) 591-8371-4946Search for more papers by this author Jin-Shun Huang Prof., Jin-Shun Huang Prof. State Key Laboratory of Structural Chemistry, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Fuzhou, Fujian 350002, P.R. China, Fax: (+86) 591-8371-4946Search for more papers by this author First published: 23 April 2007 https://doi.org/10.1002/anie.200700122Citations: 303 † This work was supported by the Natural Sciences Foundation (NSF) of China (20521101), the NSF for Distinguished Young Scientists of China (20425104), Key Project from CAS, and the NSF of Fujian Province (2006J0013). Read the full textAboutPDF ToolsRequest permissionExport citationAdd to favoritesTrack citation ShareShare Give accessShare full text accessShare full-text accessPlease review our Terms and Conditions of Use and check box below to share full-text version of article.I have read and accept the Wiley Online Library Terms and Conditions of UseShareable LinkUse the link below to share a full-text version of this article with your friends and colleagues. Learn more.Copy URL Share a linkShare onFacebookTwitterLinked InRedditWechat Abstract Color scheme: Reversibly photochromic crystals of (MV)Bi2Cl8 (methyl viologen, MV2+: N,N′-dimethyl-4,4′-bipyridinium) show structural variations before and after UV irradiation. Color reversion is accomplished by heating in air (see picture). ([Bi2Cl8]2−)∞ double-octahedral chains serve as electron donors to in situ generated MV2+ dications. Citing Literature Supporting Information Supporting information for this article is available on the WWW under http://www.wiley-vch.de/contents/jc_2002/2007/z700122_s.pdf or from the author. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article. Volume46, Issue18April 27, 2007Pages 3249-3251 RelatedInformation