电极反应（包括传质和表面反应）的动力学在电催化中至关重要，其强烈地决定了表观反应速率，特别是在纳米结构的电催化剂上。然而，人们在优化具有合适的组成、形貌和晶体设计，以最大限度地提高电催化性能的特定催化剂的动力学方面仍然面临重要的挑战。

近日，中科大俞书宏院士，Hui-Jun Jiang，刘建伟报道了提出了一种理论指导的微化学工程（MCE）方法来调节动力学，从而优化三维（3D）有序交联通道（3DOC）中的电催化甲醇氧化反应（MOR）性能。

文章要点

1）研究人员从电极表面的自由能密度函数出发，建立了一个综合的动力学模型，以精确地调控电催化动力学，进而控制MOR的性能。

2）研究人员利用用动力学计算方法研究了不同通道尺寸3DOC微反应器的传质和电子传递。增加通道尺寸将促进向催化剂表面的传质，但会削弱反应的垂直电子传递。在最佳通道尺寸下，传质和电子传递达到平衡，从而优化了电催化性能。通过平衡这种竞争可在3DOC上实现最佳的MOR性能。

3）研究人员通过牺牲模板阻断剂和原位电化学刻蚀实验构建了高度有序和互联的3DOC结构。通过调节模型催化剂的通道尺寸，测试模型反应MOR的电催化性能，火山型通道尺寸相关的性能验证了动力学模拟的结果。

这一涉及电催化反应微环境下的传质和电子传递的新型MCE概念有望为结构催化剂的设计和进一步提高催化性能开辟新的途径。

参考文献

Qing-Xia Chen, et al, Microchemical Engineering in a 3D Ordered Channel Enhances Electrocatalysis, J. Am. Chem. Soc., 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c04653

https://doi.org/10.1021/jacs.1c04653