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In-situ restructuring of Ni-based metal organic frameworks for photocatalytic CO₂ hydrogenation

Abdelaziz Gouda, Karen Hannouche, Abhinav Mohan, Chengliang Mao, Ehsan Nikbin, Alexandre Carrière, Jessica Ye, Jane Y. Howe, Mohini Sain, Mohamad Hmadeh et Geoffrey A. Ozin

Article de revue (2025)

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Abstract

As the global quest for sustainable energy keeps rising, exploring novel efficient and practical photocatalysts remains a research and industrial urge. Particularly, metal organic frameworks were proven to contribute to various stages of the carbon cycle, from CO₂ capture to its conversion. Herein, we report the photo-methanation activity of three isostructural, nickel-based metal organic frameworks incorporating additional niobium, iron, and aluminum sites, having demonstrated exceptional CO₂ capture abilities from thin air in previous reports. The niobium version exhibits the highest performance, with a CO₂ to CH₄ conversion rate in the order of 750–7500 µmol*gcatalyst⁻¹*h⁻¹ between 180°C and 240°C, achieving 97% selectivity under light irradiation and atmospheric pressure. The in-depth characterization of this framework before and after catalysis reveals the occurrence of an in-situ restructuring process, whereas active surface species are formed under photocatalytic conditions, thus providing comprehensive structure-performance correlations for the development of efficient CO₂ conversion photocatalysts.

Département: Département de génie physique
Organismes subventionnaires: NSERC / CRSNG, Hydrofuel Canada Inc, K. Shair Central Research Science Laboratory, American University of Beirut - University Research Board (URB), Arab Fund Fellowship Program
Numéro de subvention: 102723/14084
URL de PolyPublie: https://publications.polymtl.ca/61978/
Titre de la revue: Nature Communications (vol. 16)
Maison d'édition: Springer Nature
DOI: 10.1038/s41467-025-55891-1
URL officielle: https://doi.org/10.1038/s41467-025-55891-1
Date du dépôt: 16 janv. 2025 15:18
Dernière modification: 25 nov. 2025 05:53
Citer en APA 7: Gouda, A., Hannouche, K., Mohan, A., Mao, C., Nikbin, E., Carrière, A., Ye, J., Howe, J. Y., Sain, M., Hmadeh, M., & Ozin, G. A. (2025). In-situ restructuring of Ni-based metal organic frameworks for photocatalytic CO₂ hydrogenation. Nature Communications, 16, 695 (12 pages). https://doi.org/10.1038/s41467-025-55891-1

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