全球淡水需求的增加突显了对节能且可扩展脱盐技术的需求 [1], [2], [3], [4]。电容去离子（CDI）受电双层（EDL）内离子电吸附的控制，因其低能耗和环境兼容性而被认为是一种实用的解决方案 [5], [6]。CDI 的性能主要由碳电极的多孔结构和导电性决定 [7], [8], [9], [10], [11], [12]。目前，主要方法是将多孔碳粉末（如活性炭、石墨烯）与聚合物粘合剂和导电添加剂混合制造电极 [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20]。然而，这种基于粉末的方法面临特定的结构限制：绝缘粘合剂引入死质量，部分阻塞活性孔隙入口并增加界面接触电阻。此外，堆积粉末中的曲折颗粒间空隙会阻碍离子扩散，限制脱盐速率。因此，开发具有对齐传输通道的无粘合剂自支撑整体块电极以最小化欧姆损耗并改善离子可及性是非常理想的。
在各种整体块电极前驱体中，天然木材因其固有的方向性对齐通道、低迂曲度和可再生性引起了极大关注 [21], [22], [23], [24]。木材切片直接碳化提供了一条制造保留原始分级骨架的无粘合剂电极的简单路线。Liu 等人 [25] 使用天然椴木作为前驱体制备了木材碳框架电极。这些电极继承了椴木的直对齐通道和分级多孔结构，并消除了由粘合剂引起的内部电阻。Zhang 等人 [26] 采用废茶渣作为生物质前驱体，通过低腐蚀性碳酸钾浸渍活化策略制造了分级多孔碳，这大大改善了电极亲水性和离子吸附活性位点的数量。Zheng 等人 [27] 以天然椴木块为原料，制造了氧化锌纳米片修饰的自支撑分级多孔木材碳电极。通过其分级多孔结构提供离子传输通道并利用双电层电容辅助吸附，电极实现了高效的电容去离子。然而，与化学活化粉末相比，原始木材衍生的碳通常表现出相对较低的比表面积（SSA）。提高孔隙率的常规方法包括使用 KOH、CO2 等活化 [28], [29]。虽然这些苛刻的活化处理可以在某种程度上提高 SSA，但严重的蚀刻和高温腐蚀不可避免地会破坏连续的木材整体骨架，导致电极机械脆弱并在循环中容易坍塌 [30]。无论是直接碳化还是苛刻的化学活化，都无法调和高可及微孔性和完整自支撑宏观结构之间的矛盾，形成了限制木材基 CDI 电极应用的突出瓶颈。
为了避免苛刻活化造成的结构损伤，调节木材的内在化学成分提供了一种更温和且有效的替代方案。原始木材衍生碳相对较低的孔隙率从根本上归因于木质素，这是一种充当天然粘合剂的复杂芳香聚合物。在热解过程中，木质素倾向于形成焦油，在碳化过程中堵塞孔隙，占据固有通道并阻塞碳基体的微孔 [31], [32], [33], [34]。虽然选择性脱木质素已被用于功能化木材以应用于光学或机械领域，但其重构碳质微观结构的潜力尚不清楚。具体而言，通过定量调节木质素含量来构建同时实现高微孔性和强整体完整性的无粘合剂电极提出了一个关键的科学挑战。
本文提出了一种结合脱木质素诱导孔隙重构与快速微波热解的协同策略，以制造无粘合剂木材碳整体块，这项工作的核心创新在于系统阐明了木质素主导的孔隙堵塞机制，并通过靶向消除木质素实现了温和的孔隙重构。与破坏性化学活化不同，调节木质素的去除有效暴露了之前被木质素限制的微孔，并暴露更多富含含氧官能团的表面。此外，随后的微波热解采用快速体积加热，与传统炉加热相比最小化了热梯度，从而在碳化过程中保留了宏观整体完整性和直通道结构。与依赖人工构建阵列通道以缩短离子传输距离的碳纤维和 MXene 基电极不同 [11], [35], [36]，所制备的木材衍生电极通过在消除木质素后保留木材固有的维管束，实现了天然的低迂曲度路径。因此，优化的电极实现了大幅提高的比表面积 1310.79 m2 g-1，同时保留了坚固的分级骨架。与其他类似的木材衍生碳电极相比，该整体块电极凭借其由丰富吸附位点和对齐传输路径组成的协同结构，实现了出色的脱盐容量 5.12 mg g-1 和良好的循环稳定性。这项工作为设计用于电容去离子的高性能自支撑电极提供了一条可扩展、温和的途径。
