The methanol-to-olefins (MTO) reaction is an interesting and important reaction for both fundamental research and industrial application. The Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) has developed a MTO technology that led to the successful construction and operation of the world's first coal to olefin plant in 2010. This historical perspective gives a brief summary on the key issues for the process development, including studies on the reaction mechanism, molecular sieve synthesis and crystallization mechanism, catalyst and its manufacturing scale-up, reactor selection and reactor scale-up, process demonstration, and commercialization. Further challenges on the fundamental research and the directions for future catalyst improvement are also suggested.

In this work, we systematically investigated the size effect of silicoaluminophosphate molecular sieve catalysts SAPO-34 on the catalytic performance of methanol-to-olefin (MTO) reactions. Four highly crystalline SAPO-34 molecular sieves with different crystallite sizes were synthesized under hydrothermal conditions carried out in conventional or microwave ovens with the same starting gel composition using TEAOH as the structure-directing agent. The as-prepared SAPO-34s have similar composition, and their average crystal size can be controlled between 20 nm and 8 μm. Textural properties and chemical environments of framework atoms as well as acid concentration were characterized by N2 adsorption and NMR measurements. The MTO reactions were carried out over these four SAPO-34 catalysts to study their catalytic performances dependent on the crystal size. The occurrence of catalyst deactivation varied considerably with the crystal size of SAPO-34s. Significantly, the nanosized catalysts, especially the sheetlike SAPO-34 catalyst with 20 nm thickness, exhibited the longest catalyst lifetime and lowest coking rate in MTO reactions. On the basis of the measurement of coke formation and the determination of retained coke species, a scheme is proposed to elucidate the reduction in coke deposition and consequently the remarkably enhanced lifetime on the nanosized SAPO-34 catalysts in methanol conversion.

Carbenium ions in zeolites: Two important carbenium ions have been observed for the first time under working conditions of the methanol-to-olefins (MTO) reaction over chabazite zeolites using 13C NMR spectroscopy. Their crucial roles in the MTO reaction cycles have been demonstrated by combining experiments and theoretical calculations. As a service to our authors and readers, this journal provides supporting information supplied by the authors. Such materials are peer reviewed and may be re-organized for online delivery, but are not copy-edited or typeset. Technical support issues arising from supporting information (other than missing files) should be addressed to the authors. 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.

Tuning and stabilizing the chemical microenvironment of Pt-based single-atom catalysts is a major challenge in promoting an electrocatalytic hydrogen evolution reaction (HER).

Alkane coupling with CO2 by metal-containing zeolites catalysis is found to be a promising way to produce aromatics and syngas in recent years, but the real active sites and the role of CO2 are still unclear owing to the quick evolution of the metallic active sites and the complex reaction processes including direct propane aromatization, CO2 hydrogenation, reverse water-gas shift reaction, and propane-CO2 coupling aromatization. Herein, Ga/ZSM-5 catalysts were constructd to study the dynamic evolution of the metallic active sites and the role of CO2 during the propane and CO2 coupling reaction. After optimizing the reaction conditions, a notable propane conversion rate of 97.9% and an impressive aromatics selectivity of 80.6% in hydrocarbons can be achieved at the conditions of 550 °C and CO2/C3H8 of 4. 13CO2 isotope experiments illustrate that C-atoms of CO2 can enter into CO (86.5%) and aromatics (10.8%) during the propane-CO2 coupling reaction process. In situ XANES and FTIR spectroscopies at 550 °C and H2/C3H8 atmosphere reveal that GaOx species can be gradually dispersed into [GaH2]+/[GaH]2+ on the Brønsted acid sites of ZSM-5 zeolite during H2 and/or C3H8 treatment, which are the real active sites for propane-CO2 coupling conversion. In situ CO2-FTIR experiments demonstrate that the [GaH2]+/[GaH]2+ species can react with CO2 and accelerate the propane and CO2 coupling process. This work not only presents a cost-effective avenue for CO2 utilization, but also contributes to the active site design for improved alkane and CO2 activation in coupling reaction system.

Aim: We synthesized MgO NPs via sol-gel reaction and investigated them as carriers to deliver Mg2+ to the affected joint for osteoarthritis (OA). Materials & methods: The physicochemical properties of samples were characterized by transmission electron microscope (TEM), dynamic light scattering (DLS) and x-ray diffraction (XRD). The release of Mg2+ was monitored by ICP-MS. The potential cytotoxicity was evaluated using MTT assay. The efficacy and biosafety were evaluated in a rabbit OA model. Results: MgO NPs can prolong the Mg2+ release time from 0.5 h to 12 h. No significant cytotoxicity was observed when concentrations below 250 μg/ml. Intra-articular samples could effectively alleviate the degeneration and destruction of the cartilage. Conclusion: this study demonstrates the potential of MgO NPs as a safe and effective treatment of OA. Simultaneously, the size of the particles may play a significant role in influencing the therapeutic outcome.

The interactions between a magnetic tip and local spin impurities initiate unconventional Kondo phenomena, such as asymmetric suppression or even splitting of the Kondo peak. However, a lack of realistic theoretical models and comprehensive explanations for this phenomenon persists due to the complexity of the interactions. This research employs a joint method of density functional theory (DFT) and hierarchical equation of motion (HEOM) to simulate and contrast the modulation of the spin state and Kondo behavior in the Fe/Cu(100) system with two distinct magnetic tips. A cobalt tip, possessing a larger magnetic moment, incites greater atomic displacement of the iron atom, more notable alterations in electronic structure, and enhanced charge transfer with the environment compared with the control process utilizing a nickel tip. Furthermore, the Kondo resonance undergoes asymmetric splitting as a result of the ferromagnetic correlation between the iron atom and the magnetic tip. The Co tip's higher spin polarization results in a wider spacing between the splitting peaks. This investigation underscores the precision of the DFT + HEOM approach in predicting complex quantum phenomena and explaining the underlying physical principles. This provides valuable theoretical support for developing more sophisticated quantum regulation experiments.