能源、信息和材料是当代社会高速发展的三大支柱,三者相辅相成,缺一不可。近三十年来,随着全球能源危机和环境问题逐渐突出恶化,开发可持续的新型清洁能源成为当今科学发展的重要议题之一。当下,锂离子电池虽占据了化学储能的绝大部分市场,但其有限的资源和昂贵的价格注定了它将被新型“非锂”电池所代替。在可再生能源存储领域,钠离子电池以其价格低廉、储量丰富等潜在优势引起人们广泛的关注。在目前已报道的众多钠离子电池负极材料中,硬碳因其可逆比容量高、循环稳定性好、反应电压平台低、原料低廉等优势被认为是最有潜力的钠离子电池电极材料之一。为了寻求性价比较高的硬碳负极材料,本文选用价格低廉的海藻酸钠以及天然生物质小蓟草为前驱体,通过合适的预处理和高温碳化,制备了一系列不同结构的硬碳材料,系统地研究了碳化温度、制备方法和杂原子掺杂等因素对硬碳材料结构、形貌以及储钠性能影响。具体研究内容和结果如下:（1）以海藻酸钠为原料,利用其疏松海绵状的结构与自身所含活化元素钠,通过热解的方法制备出三维多孔结构的硬碳材料。通过BET、Raman、XRD和TEM等测试手段对样品结构、形貌、比表面积进行表征,结果表明:热解温度由600 ^o C逐步升至1200 ^oC时,硬碳材料比表面积逐渐增大且石墨化程度越来越高,形貌由三维多孔块状变成二维纳米片状。在1000 ^o C下热解海藻酸钠所制备硬碳的倍率性能最好,在0.1和1 A·g^-1的电流密度下,可逆比容量分别为205和165 mAh·g^-1;（2）以小蓟草为生物质碳源,通过一步高温碳化和两步水热-碳化分别制备出二维纳米片和纳米球与纳米片混合形貌的硬碳材料。结果表明:两步水热-碳化更适合生物质硬碳的制备。其中经水热处理在700 ^o C碳化获得的硬碳,在0.05 A·g^-1的电流密度下,首次放电容量为446 mAh·g^-1,首次库伦效率为52%,经过100次循环后放电比容量,216 mAh·g^-1,在2和10 A·g^-1的大电流密度下比容量分别为95和64 mAh·g^-1;（3）以小蓟草为生物质碳源,经过水热碳化后,分别与三聚氰胺、硫粉混合,通过高温碳化制备了氮掺杂、硫掺杂和氮硫共掺杂的硬碳材料。对比研究结果表明:杂原子掺杂可显著提升硬碳储钠性能,其中氮硫共掺杂的硬碳在0.1 A·g^-1的电流密度下,其可逆容量达到514 mAh·g^-1,循环50次之后,容量仍然保持在268 mAh·g^-1。在5 A·g^-1的大电流充放电的条件下,可逆比容量仍然有120 mAh·g^-1。