Overcoming Mass Transfer Barriers: Polypyrrole‐Induced Ag 2 S Sulfur Vacancies Synergize with Carbon Aerogel for Efficient CO 2 Reduction to CO

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作者
Yaoming Yu,Cong Li,Nuramina Abdukirim,Sihuleng Ba,Tursun Abdiryim,Feng Xu,Ruxangul Jamal
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (51): e09902-e09902 被引量:1
标识
DOI:10.1002/smll.202509902
摘要

Compared to pure metals, metal sulfides offer cost-effectiveness and high product selectivity. And the sulfur vacancies (VS) introduced in sulfides can serve as active sites and promote CO2 adsorption and activation. Therefore, using a chitosan-derived carbon aerogel (CA) as the support, its surface is modified with polypyrrole (PPy). The surface-bound PPy induces VS generation in the loaded Ag2S, resulting in a VS-rich, highly active catalyst: Ag2S/PPy/CA. The presence of VS significantly increases the electrochemically active surface area (ECSA). The catalyst exhibits high catalytic activity and CO selectivity across a broad potential range of -0.9--1.2 V (vs RHE), achieving a maximum Faradaic efficiency for CO (FECO) of 94.5%. Experimental results demonstrate that VS reduces electrochemical impedance, significantly increases current density, and, together with the 3D porous CA network, substantially weakens mass-transfer limitations, thus improving catalytic efficiency. The intrinsically hydrophobic CA and PPy jointly regulate the hydrophobicity of Ag2S/PPy/CA. It maintains a highly hydrophobic state before and after the catalytic reaction, indicating excellent stability. Furthermore, the stable hydrophobicity is verified in a flow cell to enhance the catalytic performance, demonstrating high catalytic activity even at high current densities. Mechanistic studies reveal that VS promotes electron gain by the *COOH intermediate to form *CO, directing more electrons toward the CO2 reduction reaction, thereby enhancing catalytic activity.
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