Abstract
The review is devoted to analysis of the modern data concerning microwave-assisted synthesis of metal-organic frameworks (MOFs). The prospects for the microwave activation of the reaction mixture as an effective method of MOF formation with tuned crystallite size are considered. Other aspects of this approach including impact of various factors (reaction mixture composition, microwave synthesis parameters) on the texture properties and morphology of MOFs are discussed. Comparative studies concerning the influence of preparation methods in the microwave fields and other procedures of MOF fabrication on the physicochemical properties of the samples are considered. Advantages of microwave synthesis from green chemistry point are outlined.
Similar content being viewed by others
References
L. C. Rowsell, O. M Yaghi, Micropor. Mesopor. Mater., 2004, 73, 3.
S. Kitagawa, R. Matsuda, Coord. Chem. Rev., 2007, 251, 2490.
G. Férey, Chem. Soc. Rev., 2008, 37, 191–214.
S. L. James, Chem. Soc. Rev., 2003, 32, 276.
M. Eddaoudi, D. B. Moler, H. L. Li, B. L. Chen, T. M. Reineke, M. O´Keeffe, O. M. Yaghi, Acc. Chem. Res., 2001, 34, 319.
J.-R. Li, R. J. Kuppler, H.-C. Zhou, Chem. Soc. Rev., 2009, 38, 1477.
X. Zhao, B. Xiao, A. Fletcher, K. M. Thomas, D. Bradshaw, M. J. Rosseinsky, Science, 2004, 306, 1012.
M. Latroche, S. Surble, C. Serre, C. Mellot-Draznieks, P. L. Llewellyn, J.-H. Lee, J.-S. Chang, S. H. Jhung, G. Ferey, Angew. Chem., Int. Ed., 2006, 45, 8227.
S. Han, Y. Wei, C. Valente, I. Lagzi, J. J. Gassensmith, A. Coskun, J. F. Stoddart, B. A. Grzybowski, J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 16358.
N. Nijem, H. Wu, P. Canepa, A. Marti, K. J. Balkus, T. Thonhauser, J. Li, Y. J. Chabal, J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 15201.
P. Valvekens, F. Vermoortele, D. De Vos, Catal. Sci. Technol., 2013, 3, 1435.
P. Garcia-Garcia, M. Müller, A. Corma, Chem. Sci., 2014, 5, 2979.
J. Liu, L. Chen, H. Cui, J. Zhang, L. Zhang, C.-Y. Su, Chem. Soc. Rev., 2014, 43, 6011.
J. Gascon, A. Corma, F. Kapteijn, F. X. Llabres i Xamena, ACS Catal., 2014, 4, 361.
K. Sumida, D. L. Rogow, J. A. Mason, T. M. McDonald, E. D. Bloch, Z. R. Herm, T.-H. Bae, J. R. Long, Chem. Rev., 2012, 112, 724.
P. D. C. Dietzel, V. Besikiotis, R. Blom, J. Mater. Chem., 2009, 19, 7362.
V. I. Isaeva, L. M. Kustov, I. P. Beletskaya, Russ. J. Org. Chem. (Engl. Transl.), 2014, 50, 1551 [Zh. Org. Khim., 2014, 50, 1567].
A. P. Mendes, A. E. Rodrigues, P. Horcajada, C. Serre, J. A. C. Silva, Micropor. Mesopor. Mater., 2014, 194, 146.
A. L. Nuzhdin, K. A. Kovalenko, D. N. Dybtsev, G. A. Bukhtiyarova, Mendeleev Commun., 2010, 20, 57.
M. Maes, S. Schouteden, L. Alaerts, D. Depla, S. E. De Vos, Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, 13, 5587.
P. Horcajada, C. Serre, M. Vallet-Regi, M. Sebban, F. Taulelle, G. Ferey, Angew. Chem., Int. Ed., 2006, 45, 5974.
S. L. E. Kreno, K. Leong, O. K. Farha, M. Allendorf, R. P. Van Duyne, J. T. Hupp, Chem. Rev., 2012, 112, 1105.
Y.-R. Lee, J. Kim, W.-S. Ahn, Korean J. Chem. Eng., 2013, 30, 1667.
N. Stock, S. Biswas, Chem. Rev., 2012, 112, 933.
D. Tanaka, A. Henke, K. Albrecht, M. Moeller, K. Nakagawa, S. Kitagawa, J. Groll, Nat. Chem., 2010, 2, 410.
K. M. Choi, H. M. Jeong, J. H. Park, Y.-B. Zhang, J. K. Kang, O. M. Yaghi, ACS Nano, 2014, 8, 7451.
M. Shah, M. C. McCarthy, S. Sachdeva, A. K. Lee, H.-K. Jeong, Ind. Eng. Chem. Res., 2012, 51, 2179.
L. Huang, H. Wang, J. Chen, Z. Wang, J. Sun, D. Zhao, Y. Yan, Micropor. Mesopor. Mater., 2003, 58, 105.
M. Lanchas, S. Arcediano, A. T. Aguayo, G. Beobide, O. Castillo, J. Cepeda, D. Vallejo-Sanchez, A. Luquea, RSC Adv., 2014, 4, 60409.
P. Chowdhury, C. Bikkina, D. Meister, F. Dreisbach, S. Gumma, Micropor. Mesopor. Mater., 2009, 117, 406.
J. Hafizovic, M. Bjorgen, U. Olsbye, P. D. C. Dietzel, S. Bordiga, C. Prestipino, C. Lamberti, K. P. Lillerud, J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 3612.
B. Yilmaz, N. Trukhan, U. Müller, Chin. J. Catal., 2012, 33, 3.
S. N. Kim, S. H. Kim, S. T. Yang, W. S. Ahn, Micropor. Mesopor. Mater., 2012, 161, 48.
H. Y. Cho, J. Kim, S. N. Kim, W. S. Ahn, Micropor. Mesopor. Mater., 2013, 169, 180.
D. J. Tranchemontagne, J. R. Hunt, O. M. Yaghi, Tetrahedron, 2008, 64, 8553.
J. Klinowski, F. A. A. Paz, P. Silva, J. Rocha, Dalton Trans., 2011, 40, 321.
M. Schlesinger, S. Schulze, M. Hietschold, M. Mehring, Micropor. Mesopor. Mater., 2010, 132, 121.
L. G. Qiu, Z. Q. Li, Y. Wu, W. Wang, T. Xu, X. Jiang, Chem. Commun., 2008, 3642.
H. Yang, S. Orefuwa, A. Goudy, Micropor. Mesopor. Mater., 2011, 143, 37.
M. Pilloni, F. Padella, G. Ennas, S. Lai, M. Bellusci, E. Rombi, F. Sini, M. Pentimalli, C. Delitala, A. Scano, V. Cabras, I. Ferin, Microp. Mesopor. Mater., 2015, 231, 14.
A. C. Tella, S. O. Owalude, J. Mater. Sci., 2014, 49, 5635.
Y.-J. Zhu, F. Chen, Chem. Rev., 2014, 114, 6462.
P. D. C. Dietzel, B. Panella, M. Hirscher, R. Blom, H. Fjellvåg, Chem. Commun., 2006, 95914.
C. S. Cundy, P. A. Cox, Chem. Rev., 2003, 13, 663.
Y. K. Hwang, J.-S. Chang, S.-E. Park, D. S. Kim, Y.-U. Kwon, S. H. Jhung, J.-S. Hwang, M. S. Park, Angew. Chem., Int. Ed., 2005, 44, 556.
S. Komarneni, R. K. Rajha, H. Katuski, Mater. Chem. Phys., 1999, 61, 50.
M. N. Nadagouda, T. F. Speth, R. S. Varma, Acc. Chem. Res., 2011, 44, 469.
M. Tsuji, M. Hashimoto, Y. Nishizawa, M. Kubokawa, T. Tsuji, Chem.-Eur. J., 2005, 11, 440.
X. Y. Zhang, Z. Liu, Nanoscale, 2012, 4, 707.
G. A. Tompsett, W. C. Conner, K. S. Yngvesson, ChemPhysChem, 2006, 7, 296.
M. Baghbanzadeh, L. Carbone, P. D. Cozzoli, C. O. Kappe, Angew. Chem., Int. Ed., 2011, 50, 11312.
H. J. Kitchen, S. R. Vallance, J. L. Kennedy, N. TapiaRuiz, L. Carassiti, A. Harrison, A. G. Whittaker, T. D. Drysdale, S. W. Kingman, D. H. Gregory, Chem. Rev., 2014, 114, 1170.
S. C. Motshekga, S. K. Pillai, S. S. Ray, K. Jalama, R. W. M. Krause, J. Nanomater., 2012, 691, 503.
С. Bogdal, A. Prociak, S. Michalowski, Curr. Org. Chem., 2011, 15, 17.
R. Kerner, O. Palchik, A. Gedanken, Chem. Mater., 2001, 13, 1413.
Y. P. Xu, Z. J. Tian, S. J. Wang, Y. Hu, L. Wang, B. C. Wang, Y. C. Ma, L. Hou, J. Y. Yu, L. W. Lin, Angew. Chem., Int. Ed., 2006, 45, 3965.
G. H. Albuquerque, R. C. Fitzmorris, M. Ahmadi, N. Wannenmacher, P. K. Thallapally, B. P. McGrailb, G. S. Herman, CrystEngComm, 2015, 17, 5502.
R. P. Oleksak, B. T. Flynn, D. M. Schut, G. S. Herman, Phys. Status Solidi A, 2014, 211, 219–225.
P. Horcajada, R. Gref, T. Baati, P. K. Allan, G. Maurin, P. Couvreur, G. Férey, R. E. Morris, C. Serre, Chem. Rev., 2012, 112, 1232.
E. A. Flügel, A. Ranft, F. Haase, B. V. Lotsch, J. Mater. Chem., 2012, 22, 10119.
А. Carné, C. Carbonell, I. Imaz, D. Maspoch, Chem. Soc. Rev., 2011, 40, 291.
L. Paseta, B. Seoane, D. Julve, V. Sebastián, C. Téllez, J. Coronas, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2013, 5, 9405.
K.-J. Kim, R. P. Oleksak, E. B. Hostetler, D. A. Peterson, P. Chandran, D. M. Schut, B. K. Paul, G. S. Herman, C.-H. Chang, Cryst. Growth Des., 2014, 14, 5349.
E. B. Hostetler, K.-J. Kim, R. P. Oleksak, R. C. Fitzmorris, D. A. Peterson, P. Chandran, C.-H. Chang, B. K. Paul, D. M. Schut, G. S. Herman, Mater. Lett., 2014, 128, 54.
V. S. Cabeza, S. Kuhn, A. A. Kulkarni, K. F. Jensen, Langmuir, 2012, 28, 7007.
Z. A. D. Lethbridge, J. J. Williams, R. I. Walton, K. E. Evans, C. W. Smith, Micropor. Mesopor. Mater., 2005, 79, 339.
S. H. Jhung, J. H. Lee, J.-S. Chang, Micropor. Mesopor. Mater., 2008, 112, 178.
I. Bilecka, M. Niederberger, Nanoscale, 2010, 2, 1358.
M. Baghbanzadeh, L. Carbone, P. D. Cozzoli, C. O. Kappe, Angew. Chem., Int. Ed., 2011, 50, 11312.
M. B. Gawande, S. N. Shelke, R. Zboril, R. S. Varma, Acc. Chem. Res., 2014, 47, 1338.
Y. Li, W. Yang, J. Membr. Sci., 2008, 316, 3.
M. Y. Masoomi, A. Morsali, RSC Adv., 2013, 3, 19191.
M.-H. Pham, G.-T. Vuong, A.-T. Vu, T.-O. Do, Langmuir, 2011, 27, 15261.
B. Rungtaweevoranit, Y. Zhao, K. M. Choi, O. M. Yaghi, Nano Research, 2016, 9, No. 1, 47.
Q. Liu, L.-N. Jin, W.-Y. Sun, Chem. Commun., 2012, 48, 8814.
V. Valtchev, L. Tosheva, Chem. Rev., 2013, 113, 6734.
N. A. Khan, S. H. Jhung, Cryst. Growth Des., 2010, 10, 1860.
Y.-K. Seo, G. Hundal, D. H. Jeon, U.-H. Lee, Y. K. Hwang, J.-S. Chang, J. Nanosci. Nanotechnol., 2013, 13, 2929.
N. A. Khan, J. S. Lee, J. Jeon, C.-H. Jun, S. H. Jhung, Micropor. Mesopor. Mater., 2012, 152, 235.
N. W. Liang, D. M. D´Alessandro, Chem. Commun., 2013, 49, 3706.
N. A. Khan, S. H. Jhung, Coord. Chem. Rev., 2015, 285, 11.
S. H. Jhung, J.-S. Chang, J. S. Hwang, S.-E. Park, Micropor. Mesopor. Mater., 2003, 64, 33.
S. H. Jhung, T. Jin, Y. H. Kim, J.-S. Chang, Micropor. Mesopor. Mater., 2008, 109, 58.
P. M. Forster, A. R. Burbank, C. Livage, G. Férey, A. K. Cheetham, Chem. Commun., 2004, 368.
P. M. Forster, N. Stock, A. K. Cheetham, Angew. Chem., Int. Ed., 2005, 44, 7608.
J. S. Choi, W. J. Son, J. Kim, W. S. Ahn, Micropor. Mesopor. Mater., 2008, 116, 727.
M. Lanchas, S. Arcediano, A. T. Aguayo, G. Beobide, O. Castillo, J. Cepeda, D. Vallejo-Sбnchez, A. Luque, RSC Adv., 2014, 4, 60409.
M. Taddei, D. A. Steitz, J. A. van Bokhoven, M. Ranocchiari, Eur. J. Chem., 2016, 22, 3245.
N. A. Khan, E. Haque, S. H. Jhung, Phys. Chem. Chem. Phys., 2010, 12, 2625.
Y. K. Seo, G. Hundal, I. T. Jang, Y. K. Hwang, C. H. Jun, J. S. Chang, Micropor. Mesopor. Mater., 2009, 119, 331.
H. Y. Cho, D. A. Yang, J. Kim, S. Y. Jeong, W. S. Ahn, Catal. Today, 2012, 185, 35.
J. Liu, A. I. Benin, A. M. B. Furtado, P. Jakubczak, R. R. Willis, M. D. LeVan, Langmuir, 2011, 27, 11451.
V. I. Isaeva, A. L. Tarasov, V. V. Chernyshev, L. M. Kustov, Mendeleev Commun., 2015, 25, 466.
N. A. Khan, J. W. Jun, J. H. Jeong, S. H. Jhung, Chem. Commun., 2011, 47(4), 1306.
S. Biswas, T. Rémy, S. Couck, D. Denysenko, G. Rampelberg, J. F. M. Denayer, D. Volkmer, C. Detavernierd, P. van der Voort, Phys. Chem. Chem. Phys., 2013, 15, 3552.
E. Haque, N. A. Khan, J. H. Park, S. H. Jhung, Chem. Eur. J., 2010, 16, 1046.
J. Gordon, H. Kazemian, S. Rohani, Micropor. Mesopor. Mater., 2012, 162, 36.
J. J. F. Xu, Z. Long, X. Hou, M. J. Sepaniak, Chem. Commun., 2013, 49, 4670.
W. Dong, X. Liu, W. Shi, Y. Huang, RSC Adv., 2015, 5, 17451.
M. Taddei, P. V. Dau, S. M. Cohen, M. Ranocchiari, J. A. van Bokhoven, F. Costantino, S. Sabatini, R. Vivani, Dalton Trans., 2015, 44, 14019.
J. Ren, T. Segakweng, H. W. Langmi, N. M. Musyoka, B. C. North, M. Mathe, D. Bessarabov, Int. J. Mater. Res., 2014, 105, 1.
Y. Li, Y. Liu, W. Gao, L. Zhang, W. Liu, J. Lu, Z. Wang, Y.-J. Deng, CrystEngComm, 2014, 16, 7037.
W. Liang, R. Babarao, D. M. D´Alessandro, Inorg. Chem., 2013, 52, 12878.
S. H. Jhung, J. H. Lee, J. S. Chang, Bull. Korean Chem. Soc., 2005, 26, 880.
S. H. Jhung, J.-H. Lee, J.W. Yoon, C. Serre, G. Ferey, J.-S. Chang, Adv. Mater., 2007, 19, 121.
Z. X. Zhao, X. M. Li, S. S. Huang, Q. B. Xia, Z. Li, Ind. Eng. Chem. Res., 2011, 50, 2254.
D. Y. Hong, Y. K. Hwang, C. Serre, G. Ferey, J. S. Chang, Adv. Funct. Mater., 2009, 19, 1537.
M. Ma, A. Bétard, I. Weber, N. S. Al-Hokbany, R. A. Fischer, N. Metzler-Nolte, Cryst. Growth Des., 2013, 13, 2286.
K. M. L. Taylor-Pashow, J. D. Rocca, Z. Xie, S. Tran, W. Lin, J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 14261.
P. Serra-Crespo, E. V. Ramos-Fernandez, J. Gascon, F. Kapteijn, Chem. Mater., 2011, 23, 2565.
V. I. Isaeva, A. L. Tarasov, L. E. Starannikova, Yu. P. Yampol´skii, A. Yu. Alent´ev, L. M. Kustov, Russ. Chem. Bull. (Int. Ed.), 2015, 65, 2791 [Izv. Akad. Nauk, Ser. Khim., 2015, 2791].
J. H. Park, S. H. Park, S. H. Jhung, J. Korean Chem. Soc., 2009, 53, 553.
Y.-R. Lee, M.-S. Jang, H.-Y. Cho, H.-J. Kwon, S. Kim, W.-S. Ahn, Chem. Eng. J., 2015, 271, 276.
L. Yang, H. Lu, Chin. J. Chem., 2012, 30, 1040.
T. Ahnfeldt, N. Stock, CrystEngComm, 2011, 14, 505.
G. Ferey, C. Mellot-Draznieks, C. Serre, F. Millange, J. Dutour, S. Surble, I. Margiolaki, Science, 2005, 309, 2040.
T. K. Trung, P. Trens, N. Tanchoux, S. Bourrelly, P. L. Llewellyn, S. Loera-Serna, C. Serre, T. Loiseau, F. Fajula, G. Ferey, J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 16926.
K. S. Park, Z. Ni, A. P. Côtè, J. Y. Choi, R. Huang, F. J. Uribe-Romo, H. K. Chae, M. O´Keeffe, O. M. Yaghi, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2006, 103, 10186.
S. H. Jhung, T. Jin, Y. K. Hwang, J.-S. Chang, Chem. Eur. J., 2007, 13, 4410.
R. Banerjee, A. Phan, B. Wang, C. Knobler, H. Furukawa, M. O´Keeffe, O. M. Yaghi, Science, 2008, 319, 939.
H. Y. Cho, J. Kim, S. N. Kim, W. S. Ahn, Micropor. Mesopor. Mater., 2013, 169, 180.
P. J. Beldon, L. Fabian, R. S. Stein, A. Thirumurugan, A. K. Cheetham, T. Frici, Angew. Chem., Int. Ed., 2010, 49, 9640.
Q. Shi, Z. Chen, Z. Song, J. Li, J. Dong, Angew. Chem., Int. Ed., 2011, 50, 672.
M. Faustini, J. Kim, G. Y. Jeong, J. Y. Kim, H. R. Moon, W. S. Ahn, D. P. Kim, J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 14619.
S. Tanaka, K. Kida, M. Okita, Y. Ito, Y. Miyake, Chem. Lett., 2012, 41, 1337.
D. Yamamoto, T. Maki, S. Watanabe, H. Tanaka, M. T. Miyahara, K. Mae, Chem. Eng. J., 2013, 227, 145.
S. K. Nune, P. K. Thallapally, A. Dohnalkova, C. Wang, J. Liu, G. J. Exarhos, Chem. Commun., 2010, 46, 4878.
E. L. Bustamante, J. L. Fernandez, J. M. Zamaro, J. Colloid Interface Sci., 2014, 424, 37.
P. Y. Moh, P. Cubillas, M. W. Anderson, M. P. Attfield, J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 13304.
H. Bux, F. Liang, Y. Li, J. Cravillon, M. Wiebcke, J. Caro, J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 16000.
S. Horikoshi, F. Sakai, M. Kajitani, N. Serpone, Chem. Phys. Lett., 2009, 470, 304.
S. Horikoshi, H. Abe, T. Sumi, H. Sakai, K. Torigoe, N. Serpone, M. Abe, Nanoscale, 2011, 3, 1697.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Additional information
Based on the materials of the IV all-Russian Conference on Organic Chemistry and the XVIII Youth School-Conference on Organic Chemistry (November 22—27, 2015, Moscow, Russia).
Published in Russian in Izvestiya Akademii Nauk. Seriya Khimicheskaya, No. 9, pp. 2103—2114, September, 2016.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Isaeva, V.I., Kustov, L.M. Microwave activation as an alternative production of metal-organic frameworks. Russ Chem Bull 65, 2103–2114 (2016). https://doi.org/10.1007/s11172-016-1559-9
Received:
Revised:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s11172-016-1559-9