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催化剂煅烧是将干燥的、制备好的材料转化为活化催化剂的先决条件。将wk-10min干燥的催化剂在500℃下焙烧5 h，得到了获得高丁二烯产率的最佳条件。煅烧后，MgO表面显示出明显的波纹状纳米图案，Si基元之间的间隔为~ 3nm。这些图案在焙烧后w-10min干燥或原始SiO2和Mg(OH)2物理混合物的HAADF-STEM图像中没有观察到，这表明MgO相的最终形态在很大程度上受到湿揉和随后煅烧期间沉积在Mg(OH)2上的Si物质的影响。作者利用TGA、STEM-EDX、29Si CP MAS NMR谱等多种手段共同表征，证实了热处理对催化剂结构和局部环境的影响。
作者比较了不同湿揉次数后得到的原始材料(SiO2和MgO)和湿揉硅镁催化剂的催化活性。在研究的时间范围内(~40小时)，湿揉的硅镁样品没有表现出任何显著的失活。原始SiO2和MgO及其物理混合物在乙烯转化率和丁二烯选择性方面仅表现出有限的催化性能。仅经过10 min湿揉制得的硅镁催化剂，乙醇转化率提高了4倍，丁二烯选择性提高了7倍。这清楚地表明，湿揉产生的交叉沉积允许从乙醇生成丁二烯的多个反应步骤所需的酸性和碱性位点的相互作用。
为了建立列别捷夫工艺直接结构-性能关系，作者改进了传统的湿揉法，并制备了两种模型催化剂，其中SiO2或MgO分别被Mg和Si选择性装饰(Mg/SiO2和Si/MgO)。两种模型催化剂表现出截然不同的催化活性，Si/MgO上的乙醇转化活性比Mg/SiO2上的乙醇转化活性高三倍左右。作者详细地分析了这两种模型催化剂的微观结构，强调了酸和碱在列别捷夫反应中的重要性。
在两个模型体系的基础上(Mg/SiO2和Si/MgO)，利用漫反射红外傅立叶变换光谱(DRIFTS)和质谱(MS)研究了Lebedev过程的结构-性能关系和反应机理。在反应过程中，醇官能团与催化剂表面的羟基之间没有相互作用，乙醛在Mg2+-O2−对上具有较强的吸附和稳定的水平构型，由于MgO缺乏醛醇缩合反应的酸性位点，使得后续生成丁二烯的反应变得困难。作者提出Si掺入MgO结构域可以降低催化剂表面中间体的亲和力和/或通过碱性MgO结构域中的酸性Si物种的协同相互作用来实现对丁二烯的后续反应。
Chung, SH., Li, T., Shoinkhorova, T. et al. Origin of active sites on silica–magnesia catalysts and control of reactive environment in the one-step ethanol-to-butadiene process. Nat Catal (2023). https://doi.org/10.1038/s41929-023-00945-0
