《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Regulating the pore structure of hard carbon derived from Neyraudia reynaudiana via soft carbon coating for enhanced sodium storage performance
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•将荻（Neyraudia reynaudiana）与软碳涂层相结合制备硬碳。•采用环保的水洗工艺去除NR中的KCl杂质。•软碳涂层的硬碳表现出增强的平台区钠离子储存能力。•在全电池中验证了该硬碳负极的应用潜力。引言随着可再生能源大规模并网以及全球向低碳能源基础设施转型，开发
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将荻（Neyraudia reynaudiana）与软碳涂层相结合制备硬碳。
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采用环保的水洗工艺去除NR中的KCl杂质。
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软碳涂层的硬碳表现出增强的平台区钠离子储存能力。
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在全电池中验证了该硬碳负极的应用潜力。
引言
随着可再生能源大规模并网以及全球向低碳能源基础设施转型，开发先进的电化学储能技术已成为当务之急[1]。目前，锂离子电池（LIBs）凭借其高能量密度和优异的循环稳定性，仍然主导着储能市场[2]。然而，锂离子电池的可持续发展受到锂资源地理分布不均和储量有限的严重制约。这促使人们迫切需要探索成本效益高且资源丰富的替代储能系统[3]。钠离子电池（SIBs）已成为一种有前景的候选方案，可在某些应用中补充或替代锂离子电池，因为钠在地壳中储量丰富，且与锂具有相似的物理化学性质[4]。目前，钠离子电池的商业化在很大程度上取决于高性能、低成本电极材料的开发，其中负极材料是亟待突破的关键瓶颈。
迄今为止，人们已探索了多种钠离子电池负极材料，包括碳基材料[5]、钛基氧化物[6]、合金类材料[7]和有机化合物[8]。其中，碳基材料因其成本低、原料丰富和导电性良好而备受青睐。特别是硬碳，凭借其高比容量和低工作电位，成为钠离子电池的理想负极材料[9]。硬碳可通过对多种前驱体的碳化合成，如生物质[10]、[11]、[12]、聚合物[13]、[14]、[15]、[16]和化石燃料[17]、[18]、[19]。生物质基硬碳因其可再生性、低成本和固有的分级结构而尤其具有吸引力。在碳化过程中，生物质前驱体的结构可演化为丰富的孔隙和通道，有助于钠离子（Na?）的高效迁移和储存[20]。然而，生物质基硬碳负极通常存在初始库仑效率（ICE）低、倍率性能差和循环稳定性不足等问题。这些问题源于丰富的表面缺陷和开放孔隙，导致与电解液发生过度副反应和不可逆的钠离子损失[21]。为应对这些挑战，人们开发了大量改性策略，其中表面涂层是优化电化学性能的最直接方法[22]。表面涂层可构建坚固的界面层，减少电解液分解，抑制副反应，并增强结构稳定性。例如，Xu等人[23]采用化学气相沉积工艺将煤焦油衍生软碳包覆在褐煤衍生硬碳上，将比表面积从169.52 m2 g?1降至2.95 m2 g?1，将ICE从59.9%提高至85.3%。Wu等人[24]利用液相涂覆方法将煤焦油浸渍到纸巾前驱体中，在1200 °C下碳化后实现了94.1%的ICE。此外，Ji等人[25]通过酯化反应将葡萄糖分子接枝到煤焦油基硬碳上，形成纳米级碳涂层，诱导封闭孔形成，获得了328.5 mAh g?1的高可逆容量和92.08%的ICE。
尽管有上述进展，但煤焦油基软碳涂层对生物质衍生硬碳微观结构和电化学性能的多重效应仍未得到充分探索。在大多数研究中，煤焦油仅被用作涂层材料，而未考虑其与生物质基底的相互作用。事实上，由于层间距较小，煤焦油衍生软碳并不是理想的钠离子储存宿主，因此复合硬碳增强后的电化学性能必然与优化后的表面特性和孔隙结构有关。因此，重新审视通过煤焦油涂层策略制备硬碳的"吸附-嵌层/填孔"钠离子储存机制[26]至关重要，以探索其背后的机理。在共碳化之前将煤焦油溶液渗入多孔碳前驱体中，提供了一种独特的方法来关联复合硬碳负极的孔隙结构演变、表面特性与电化学性能，因为它可以将更多的开放孔转化为封闭孔，修复表面缺陷以提高ICE，并为钠离子（Na?）吸附提供充足位点。为此，生物质前驱体的选择至关重要，它应当天然丰富且具有分级结构，如富含纤维素的芦苇秆[27]、[28]、竹子[29]、[30]和木材[31]、[32]。
基于上述讨论，本文报道了一种简便策略，即将荻（Neyraudia reynaudiana，简称NR）衍生碳前驱体浸入四氢呋喃（THF）煤焦油溶液中，然后进行共碳化。荻因其资源丰富和成本低廉而被选中，作为理想的骨架。在共碳化过程中，煤焦油有效地包裹开放孔形成封闭结构，并显著减少表面缺陷，从而提高ICE。系统分析证实，封闭孔结构与软碳涂层之间的协同效应增强了钠离子（Na?）储存动力学和结构稳定性。此外，组装的全电池表现出优异的实际应用潜力，凸显了该改性策略在高性能钠离子电池负极方面的广阔前景。
各章节摘要
材料合成
硬碳样品通过以下步骤制备。原材料荻（NR）取自当地路边，如图S1所示。剥去叶片后，将荻秆在80 °C吹风烘箱中干燥，然后在氮气氛围下于450 °C预碳化2小时，随后研磨并用100目筛进行过筛。X射线衍射（XRD）结果表明，预碳化产品的主要杂质为氯化钾（KCl，
NR衍生硬碳的结构表征
选择荻和煤焦油作为碳前驱体，因为它们资源丰富、成本低廉且具有良好的碳化特性。图1展示了NRHC-xP的合成过程。荻的预碳化诱导形成多孔碳骨架，通过水洗去除的无机盐起到原位造孔模板的作用。煤焦油在THF中的优异溶解性确保了其能有效渗入NR前驱体的孔隙中，同时也实现了
结论
总之，通过将荻与煤焦油衍生软碳涂层相结合，成功制备了具有优化封闭孔结构和良好电化学钠离子储存性能的硬碳。液相渗入工艺实现了煤焦油衍生软碳对NR衍生硬碳的均匀包覆，同时将部分开放孔转化为封闭孔，并减少了表面缺陷。优化后的NRHC-03P样品表现出高ICE、高可逆容量，
CRediT作者贡献声明
邢玉涛（Yutao Xing）：写作 – 审阅与编辑，资源，形式化分析。蒋春海（Chunhai Jiang）：写作 – 审阅与编辑，指导，资源，项目管理，经费获取，概念构思。杨子明（Ziming Yang）：写作 – 初稿撰写，方法论，调查研究，形式化分析，数据管理。邹志敏（Zhimin Zou）：指导，资源，方法论，调查研究。
利益冲突声明
作者声明他们不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本文所报道的工作。
致谢
本工作部分得到国家自然科学基金委厦门市自然科学基金（编号：3502Z202373070）和福建省科技厅国际合作一般项目（编号：2026I0055）的资助。
杨子明（Ziming Yang）| 邹志敏（Zhimin Zou）| 邢玉涛（Yutao Xing）| 蒋春海（Chunhai Jiang）
