由靜電紡絲聚丙烯腈（PAN）衍生的硬碳納米纖維電極材料具有成本低、制備簡單等優點，但低平臺容量限制了其作為鈉離子（Na+）存儲負極的應用。主要障礙是PAN在穩定過程中的環化導致有序碳結構的形成。在此，使用羧基官能化的PAN制備了具有無序結構和豐富內部納米孔的納米纖維負極。在NaOH溶液中，PAN的氰基（-CN）經水解過程轉變為羧酸鈉（-COONa），限制了穩定過程中的環化，從而生成無序的碳結構。同時，-COONa的形成會產生內部孔隙豐富的硬碳，從而在放電過程中形成延伸的平臺區域。優化的PCNFs2-700-1400負極在0.02A/g時可提供高達286mAh/g的可逆容量，初始庫倫效率（ICE）為73%。183mAh/g的較大平臺容量可歸因于內部孔隙中Na+的填充以及在偽石墨中的嵌入。綜上，該策略有助于加深研究人員對PAN衍生硬碳中Na+存儲“吸附-嵌入-孔填充”機理的理解。
圖1.（a）PCNFs形成過程和（b）PAN環化過程的示意圖。
圖2.改性前后PAN膜的FT-IR光譜。
圖3.PAN膜在不同水解時間下的XPS光譜。（a）PAN-0的C1s，（b）PAN-1的C1s，（c）PAN-2的C1s，（d）PAN-1的O1s，（e）PAN-2的O1s，（f）PAN-1的N1s。
圖4.（a）未改性PAN納米纖維、（b）PAN-1、（c）PAN-2、（d）PAN-4、（e）PCNFs0-700-1400、（f）PCNFs1-700-1400、（g）PCNFs2-700-1400和（h）PCNFs4-700-1400的SEM圖（插圖為高分辨率圖像）。（i）PCNFs0-700-1400、（g）PCNFs1-700-1400、（k）PCNFs2-700-1400和（l）PCNFs4-700-1400的HRTEM圖像。
圖5.PCNFs0-700-1400、PCNFs1-700-1400、PCNFs2-700-1400和PCNFs4-700-1400的（a）XRD圖譜、（b）拉曼光譜、（c）N2吸附-解吸等溫線和（d）孔徑分布圖。
圖6.（a）放電平臺容量和斜率容量（0.02A/g下的第2次循環）與水解時間的關系，（b）PCNFs0-700-1400、PCNFs1-700-1400、PCNFs2-700-1400和PCNFs4-700-1400電極在電流密度為0.02A/g時的電流充放電曲線。（c）PCNFs0-700-1400、PCNFs1-700-1400、PCNFs2-700-1400和PCNFs4-700-1400的倍率性能。（d）PCNFs0-700-1400、PCNFs1-700-1400、PCNFs2-700-1400和PCNFs4-700-1400的放電容量保持率。（e）PCNFs0-700-1400和（f）PCNFs2-700-1400在不同掃描速率下的CV曲線。（g）PCNFs0-700-1400和PCNFs2-700-1400的b值。（h）PCNFs2-700-1400在0.1mV/s掃描速率下的CV曲線和電容貢獻。（i）PCNFs0-700-1400和PCNFs2-700-1400的電容和擴散控制過程的容量貢獻。
圖7.（a）PCNFs0-700-1400和PCNFs2-700-1400的SAXS圖譜，（b）PCNFs2-700-1400中Na+儲存機制示意圖，（c）PCNFs2-700-1400的CV曲線。
圖8.第三次循環期間PCNFs（a）鈉化和（b）脫鈉的GITT曲線。PCNFs（c）鈉化和（d）脫鈉的相應Na+擴散系數。
圖9.（a）5個循環和（b）100個循環后不同樣品的EIS曲線，（c）PCNF2-700-1400和（d）PCNFs4-700-1400經不同循環后的EIS曲線。
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