目前新能源的开发一直是人们十分关注的热点问题。目前,锂硫电池因其安全,低成本,高能量密度的优势被广泛认为是最有前途的电池系统之一。不同于传统的锂电池较低的比能量,当锂硫电池的正极材料和负极材料分别为单质硫和金属锂时,电池的的理论容量密度为1675 mAh g^-1,理论能量密度高达2600 mAh g^-1,约为目前商业化锂离子电池的5倍。然而其低的导电性、多硫化物的穿梭效应、充放电过程中硫的体积膨胀造成了其容量的快速缩减、较差的长循环性能,限制了锂硫电池的开发利用。作为正极材料的重要组成部分,硫的宿主材料对锂硫电池的容量、能量密度、循环寿命和库伦效率具有重要影响。而金属化合物与多硫化合物的键合作用以及多孔碳提供储硫空间的复合结构对锂硫电池性能的提高具有很好的效果。本文通过设计介孔空心碳球MoS₂/MCHS限域结构、MoC_1-x修饰自组装空心碳纳米球（HCNS）、含氮多孔碳硫杂化结构用于改善硫锂电池中硫正极材料导电率低,体积膨胀以及容量衰减快的问题。通过对锂硫电池电化学性能的测试,上述合成制备的材料对锂硫电池电化学性能的提高具有重大的意义。本文的主要研究内容分为以下三个部分:（1）介孔空心碳球MoS₂/MCHS限域结构:通过控制原位生成的二氧化硅为模板和低聚物之间的共缩合作用来合成介孔空心碳球前驱体。合成的介孔空心碳球用磷钼酸乙醇溶液浸泡,超声扩散进入内孔。气相硫化获得MoS₂/MCHS限域结构,然后再进行储硫。MoS₂与多硫化物的键合作用实现化学键化学固硫,多孔碳提供储硫空间来物理固硫。将介孔空心碳球MoS₂/MCHS限域结构用作锂硫电池正极硫单质的宿主材料时具有优异的性能,表现为较高的容量(1094.3 mAh g^-1,0.2 C),较高的倍率性能(590.2 mAh g^-1,2 C)以及优异的循环性能(在0.2 C下,循环50次容量保持675.8 mAh g^-1,容量保持率为62.6%)、（在2 C下,循环400次容量保持496.9 mAh g-1,容量保持率为77.65%）。（2）MoC_1-x修饰自组装空心碳纳米球（HCNS）:以tritionX100为模板,苯胺与吡咯缩合共聚合成自组装微球前驱体。利用磷钼酸与吡咯的相互作用吸附磷钼酸,高温碳化获得MoC_1-x修饰自组装空心碳纳米球。磷钼酸高温碳化转变为MoC_1-x,分布在中空碳球的表面,一方面提高其导电性能,另一方面MoC_1-x与多硫化物的键合作用又起到化学键固硫的效果。聚吡咯表面含有大量的含氮官能团,引入含氮碳的中空碳球提高了电导率,并且其中空结构提供了储硫空间。表现为较高的容量(1605.6 mAh g^-1,0.1 C),较高的倍率性能(594.5 mAh g^-1,2 C)以及优异的循环性能(在1 C倍率下,循环200次容量保持503 mAh g^-1,容量保持率为71.4%)。（3）含氮多孔碳硫杂化结构:采用丙烯酸钠为碳源,硫化钠为硫源混合碳化后获得含氮碳多孔碳硫杂化结构。聚丙烯酸钠交联碳化后获得稳定的碳结构,所含的钠原子形成多孔结构。表现为较高的容量(1357.1 m Ah g^-1,0.1 C),较高的倍率性能(421.5 mAh g^-1,4 C)以及优异的循环性能(在1 C倍率下放电,初始比容量为614.2mAh g^-1,在经过300次循环后,比容量保持在444.3 m Ah g^-1,容量保持率为72.3%,每次循环的容量衰减只有0.09%)。归因于含氮碳多孔硫杂化结构提高了材料的导电性,多孔结构提供了更多的储硫空间以及活性位点,利于锂离子的嵌入脱出,提高了其扩散效率。