journal article·2025-12-28Open access

Beyond Aluminum Loading: How Aluminum Coordination Controls Acidity and Catalytic Performance of Al-SBA-16 in CO 2 -to-DME Conversion

Fausto Secci, Valentina Mameli, Patrícia A. Russo, Paula Soares-Santos, Luciano Atzori, Mauro Mureddu, Nicola Pinna, João Rocha, Carla Cannas

Abstract

High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide Mesostructured aluminosilicates (Al-SBA-16) with Si/Al molar ratios of 10, 15, and 20 were synthesized and evaluated as methanol dehydration catalysts for the one-pot conversion of CO 2 to dimethyl ether (DME). Increasing the Al content was expected to enhance activity by generating additional acid sites. Although catalytic tests confirmed higher DME selectivity at lower Si/Al (higher Al content), the gain was modest relative to the nominal increase in Al amount, motivating a closer examination of Al incorporation and its contribution to Bro̷nsted acidity. To address this, 27 Al and 29 Si solid-state NMR were combined with pyridine adsorption FT-IR. 27 Al NMR resolved framework tetrahedral Al alongside extra-framework penta- and octa-coordinated species. Higher Si/Al ratios favored framework incorporation, whereas increased Al loading promoted segregation as amorphous Al 2 O 3 . 29 Si MAS/CP-MAS supported partial framework substitution (subtle Q 4 shift) together with a slight increase in Q 3 /Q 2 (silanol/Si–O–Al) contributions. FTIR corroborated these findings, showing only a moderate increase in the amount of Bro̷nsted sites with decreasing Si/Al and a greater persistence of Lewis sites at high temperature. This work demonstrates that catalytic performance in CO 2 -to-DME conversion is controlled not only by the nominal Al content of Al-SBA-16 but also by the coordination and distribution of Al species between framework and extra-framework environments, establishing a direct structure–acidity–activity relationship that guides the design of more efficient aluminosilicate catalysts.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Zeolite Catalysis and Synthesis · Catalysts for Methane Reforming · Mesoporous Materials and Catalysis

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Chemical and Geological Sciences, University of Cagliari, S.S.554 bivio per Sestu, Monserrato 09042 , CA, Italy

Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali (INSTM), Via Giuseppe Giusti 9, Firenze 50121, FI, Italy

Department of Chemistry and The Center for the Science of Materials Berlin

Humboldt-Universität zu Berlin

CICECO − Aveiro Institute of Materials, Department of Chemistry

University of Aveiro

Sotacarbo S.p.A., Grande Miniera di Serbariu

Funding

Ministero dell'Universit? e della Ricerca · Regione Autonoma della Sardegna · Programma Mobilit? Giovani Ricercatori (MGR) UniCA

References (81)

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