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<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Lee,&#x20;Jung-Hoon</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Hyldgaard,&#x20;Per</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Neaton,&#x20;Jeffrey&#x20;B.</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="accessioned">2024-01-19T12:04:00Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="available">2024-01-19T12:04:00Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="created">2022-06-09</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="issued">2022-04</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="uri">https:&#x2F;&#x2F;pubs.kist.re.kr&#x2F;handle&#x2F;201004&#x2F;115283</dcvalue>
<dcvalue element="description" qualifier="abstract">Diamine-functionalized&#x20;M-2(dobpdc)&#x20;(M&#x20;=&#x20;Mg,&#x20;Mn,&#x20;Fe,&#x20;Co,&#x20;Zn)&#x20;metal-organic&#x20;frameworks&#x20;(MOFs)&#x20;are&#x20;among&#x20;a&#x20;growing&#x20;class&#x20;of&#x20;crystalline&#x20;solids&#x20;currently&#x20;being&#x20;intensively&#x20;investigated&#x20;for&#x20;carbon&#x20;capture&#x20;as&#x20;they&#x20;exhibit&#x20;a&#x20;novel&#x20;cooperative&#x20;and&#x20;selective&#x20;CO2&#x20;adsorption&#x20;mechanism&#x20;and&#x20;a&#x20;step-shaped&#x20;isotherm.&#x20;To&#x20;understand&#x20;their&#x20;CO2&#x20;adsorption&#x20;behavior,&#x20;ab&#x20;initio&#x20;calculations&#x20;with&#x20;near-chemical&#x20;accuracy&#x20;(similar&#x20;to&#x20;6&#x20;kJ&#x2F;mol,&#x20;an&#x20;average&#x20;experimental&#x20;error)&#x20;are&#x20;required.&#x20;Here,&#x20;we&#x20;present&#x20;density&#x20;functional&#x20;theory&#x20;(DFT)&#x20;calculations&#x20;of&#x20;CO2&#x20;adsorption&#x20;in&#x20;m-2-m-Zn-2(dobpdc)&#x20;(m-2-m&#x20;=&#x20;N,N&amp;apos;-dimethylethyle-nediamine&#x20;and&#x20;dobpdc(4-)&#x20;=&#x20;4,4&amp;apos;-dioxidobiphenyl-3,3&amp;apos;-dicarboxylate)&#x20;with&#x20;different&#x20;exchange-correlation&#x20;functionals,&#x20;including&#x20;semilocal&#x20;functionals&#x20;[Perdew-Burke-Ernzerhof&#x20;(PBE)&#x20;and&#x20;two&#x20;revised&#x20;PBE&#x20;functionals],&#x20;semiempirical&#x20;pairwise&#x20;corrections&#x20;(D3&#x20;and&#x20;Tkatchenko-Scheffler),&#x20;nonlocal&#x20;van&#x20;der&#x20;Waals&#x20;(vdW)&#x20;correlation&#x20;functionals-vdW-optB88&#x20;(or&#x20;vdW-DF-optB88),&#x20;vdW-DF1,&#x20;vdW-DF2,&#x20;vdW-DF2-B86R&#x20;(or&#x20;rev-vdW-DF2),&#x20;vdW-DF-cx&#x20;(and&#x20;vdW-DF-cx0),&#x20;and&#x20;revised&#x20;VV10-and&#x20;the&#x20;strongly&#x20;constrained&#x20;and&#x20;appropriately&#x20;normed&#x20;(SCAN)&#x20;meta-generalized&#x20;gradient&#x20;approximation&#x20;(GGA).&#x20;Overall,&#x20;we&#x20;find&#x20;that&#x20;revPBE+D3&#x20;and&#x20;RPBE+D3&#x20;show&#x20;the&#x20;best&#x20;balance&#x20;of&#x20;performance&#x20;for&#x20;both&#x20;the&#x20;lattice&#x20;parameters&#x20;and&#x20;the&#x20;CO2&#x20;binding&#x20;enthalpy&#x20;of&#x20;m-2-m-Zn-2(dobpdc).&#x20;revPBE+D3&#x20;and&#x20;RPBE+D3&#x20;predict&#x20;the&#x20;m-2-m-Zn-2(dobpdc)&#x20;lattice&#x20;parameters&#x20;to&#x20;within&#x20;1.4%&#x20;of&#x20;experiment&#x20;and&#x20;predict&#x20;CO2&#x20;binding&#x20;enthalpies&#x20;of&#x20;-68&#x20;kJ&#x2F;mol,&#x20;which&#x20;compare&#x20;reasonably&#x20;well&#x20;with&#x20;the&#x20;experiment&#x20;(-57&#x20;kJ&#x2F;mol).&#x20;Although&#x20;PBE&#x20;(-57.7&#x20;kJ&#x2F;mol),&#x20;vdW-DF1&#x20;(-49.6&#x20;kJ&#x2F;mol),&#x20;and&#x20;vdW-DF2&#x20;(-44.3&#x20;kJ&#x2F;mol)&#x20;are&#x20;also&#x20;found&#x20;to&#x20;predict&#x20;the&#x20;CO2&#x20;binding&#x20;enthalpy&#x20;with&#x20;good&#x20;accuracy,&#x20;they&#x20;overestimate&#x20;lattice&#x20;parameters&#x20;and&#x20;bond&#x20;lengths.&#x20;The&#x20;other&#x20;functionals&#x20;considered&#x20;predict&#x20;the&#x20;lattice&#x20;parameters&#x20;with&#x20;the&#x20;same&#x20;accuracy&#x20;as&#x20;revPBE+D3&#x20;and&#x20;RPBE+D3,&#x20;but&#x20;they&#x20;overbind&#x20;CO2&#x20;by&#x20;around&#x20;26-50&#x20;kJ&#x2F;mol.&#x20;We&#x20;find&#x20;that&#x20;the&#x20;superior&#x20;performance&#x20;of&#x20;revPBE+D3&#x20;and&#x20;RPBE+D3&#x20;is&#x20;sustained&#x20;for&#x20;the&#x20;formation&#x20;enthalpy&#x20;and&#x20;the&#x20;lattice&#x20;parameters&#x20;of&#x20;ammonium&#x20;carbamate,&#x20;a&#x20;primary&#x20;product&#x20;of&#x20;the&#x20;cooperative&#x20;CO2&#x20;insertion&#x20;in&#x20;diamine-functionalized&#x20;M-2(dobpdc)&#x20;MOFs.&#x20;Moreover,&#x20;we&#x20;find&#x20;that&#x20;their&#x20;performance&#x20;is&#x20;derived&#x20;from&#x20;their&#x20;larger&#x20;repulsive&#x20;exchange&#x20;contributions&#x20;to&#x20;the&#x20;CO2&#x20;binding&#x20;enthalpy&#x20;than&#x20;the&#x20;other&#x20;functionals&#x20;at&#x20;the&#x20;relevant&#x20;range&#x20;of&#x20;the&#x20;reduced&#x20;density&#x20;gradient&#x20;value&#x20;for&#x20;the&#x20;energetics&#x20;of&#x20;CO2&#x20;adsorption&#x20;in&#x20;the&#x20;m-2-m-Zn-2(dobpdc)&#x20;MOF.&#x20;A&#x20;broader&#x20;examination&#x20;of&#x20;the&#x20;performance&#x20;of&#x20;RPBE+D3&#x20;for&#x20;the&#x20;structural&#x20;parameters&#x20;and&#x20;CO2&#x20;binding&#x20;enthalpies&#x20;of&#x20;13&#x20;diamine-functionalized&#x20;Mg-2(dobpdc)&#x20;MOFs&#x20;further&#x20;demonstrates&#x20;that&#x20;RPBE+D3&#x20;successfully&#x20;reproduces&#x20;experimental&#x20;CO2&#x20;binding&#x20;enthalpies&#x20;and&#x20;reveals&#x20;a&#x20;logarithmic&#x20;relationship&#x20;between&#x20;the&#x20;step&#x20;pressure&#x20;and&#x20;the&#x20;CO2&#x20;binding&#x20;enthalpy&#x20;of&#x20;the&#x20;diamine-functionalized&#x20;Mg-2(dobpdc)&#x20;MOFs,&#x20;consistent&#x20;with&#x20;experiments&#x20;where&#x20;available.&#x20;The&#x20;results&#x20;of&#x20;our&#x20;benchmarking&#x20;study&#x20;can&#x20;help&#x20;guide&#x20;the&#x20;further&#x20;development&#x20;of&#x20;versatile&#x20;vdW-corrected&#x20;DFT&#x20;methods&#x20;with&#x20;predictive&#x20;accuracy.&#x20;Published&#x20;under&#x20;an&#x20;exclusive&#x20;license&#x20;by&#x20;AIP&#x20;Publishing.</dcvalue>
<dcvalue element="language" qualifier="none">English</dcvalue>
<dcvalue element="publisher" qualifier="none">AIP&#x20;Publishing</dcvalue>
<dcvalue element="title" qualifier="none">An&#x20;assessment&#x20;of&#x20;density&#x20;functionals&#x20;for&#x20;predicting&#x20;CO2&#x20;adsorption&#x20;in&#x20;diamine-functionalized&#x20;metal-organic&#x20;frameworks</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="doi">10.1063&#x2F;5.0084539</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="bibliographicCitation">JOURNAL&#x20;OF&#x20;CHEMICAL&#x20;PHYSICS,&#x20;v.156,&#x20;no.15</dcvalue>
<dcvalue element="citation" qualifier="title">JOURNAL&#x20;OF&#x20;CHEMICAL&#x20;PHYSICS</dcvalue>
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