随着地球不可再生资源的短缺,人类面临的资源危机日渐突出。太阳能,风能等可再生资源的利用举足轻重,人们在日常生活中对储能器件的依赖日益凸显。锂硫电池作为新一代电能储存装置,特有的高理论比容量、高能量密度、硫单质在地球上含量丰富、无毒且对环境友好的特点,有望成为了下一代储能器件的最具实际应用的二次电池。但是,锂硫电池目前面临着“穿梭效应”的问题以及硫正极材料导电性差、体积膨胀大、电池循环稳定性差等一系列问题严重阻碍了其进一步的发展。过渡金属二硫化物制备工艺简单,在室温下表现出良好的导电性能以及对中间态的多硫化锂具有强的吸附作用和高的催化转化效率,以及提升化学反应动力学等特点而被用作多硫化物的吸附和催化转化的活性中心。目前VS2、Ti S2、SnS2等二硫化物在锂硫电池硫载体材料中逐渐被关注。此外,这几年新兴的类石墨烯Ti3C2 MXene材料具有良好的机械柔韧性、导电性以及表面带有丰富的官能团（-OH,-O,-F等）等特点是锂硫电池中硫正极载体的理想材料。基于这两种材料的特性,本文利用简单的水热合成法,以具有高导电性、良好柔韧性的Ti3C2 MXene为基底,在富含官能团的MXene表面原位生长过渡金属硫化物纳米材料—SnS2纳米颗粒或VS2纳米片,这不仅能有效地避免纯相材料发生团聚或堆叠,还能暴露出更多的活性位点而充分发挥其作用。另外,这两种不同材料的结合还可以相互产生协同效应,有效地提升锂硫电池的电化学性能。最后,针对目前硫正极面临体积能量密度低的问题,利用低含量的石墨烯悬浮液（～15 wt%）作为“自组装剂”,与前期制备的硫复合材料S/VS2-MXene,通过水热反应和空气干燥的方式实现高致密的硫复合块体材料。具体的研究内容主要包括以下几个方面:（1）SnS2-MXene纳米复合材料的制备及其电化学性能的研究。采用水热反应将SnS2纳米颗粒原位均匀地生长在MXene表面上,制备出SnS2-MXene复合材料,再与硫单质进行热熔融扩散方式制备出S/SnS2-MXene正极材料。采用SnS2-MXene复合材料对多硫化锂进行吸附实验,能够快速将棕黄色的多硫化锂溶液吸附而使溶液变得澄清透明。同时对多硫化锂的催化转化表现出优异的催化效率,在短时间内能够使多硫化锂迅速转化为Li2S沉积并均匀的沉积在电极表面,实现了132 m Ah/g的Li2S沉积容量。S/SnS2-MXene正极以0.2 C的放电倍率下,实现1210 m Ah/g的质量比容量,循环100次后还能保留976 m Ah/g的比容量,其容量保持率维持在81.1%。此外,在1 C下,可以实现810 m Ah/g且尽管循环500次后仍保持在600 m Ah/g,其容量保持率达到了74.1%。SnS2自身所具有层状的CDI2型结构,这种特殊的结构能够将每一层的锡原子夹杂在六角形双层结构中的硫原子之间,层层相邻的硫原子层具有范德华力相互作用,有利于锂离子快速转移,因而能够促进电池性能的提升。另外,在锂硫电池中作为硫载体的SnS2-MXene复合材料,SnS2纳米颗粒作为吸附和催化转化活性中心能够有效地限制多硫化物的溶解,提升了MXene表面的活性位点,快速催化转化多硫化物转变成为低硫化物。因此,S/SnS2-MXene正极能够实现优异电化学性能。（2）VS2-MXene异质结材料的制备及其电化学性能研究。同样采用一步水热法,以大片层的MXene薄片作为基底,在其富含官能团的表面上原位生长VS2纳米片,形成界面紧密结合的VS2-MXene异质结材料。采用在VS2-MXene异质结材料对多硫化锂的直观吸附实验中表现出强的吸附作用,短时间内将溶液中的多硫化锂吸附殆尽,使得溶液变得澄清。而在对多硫化锂的催化转化测试中,对称电池的CV测试结果中VS2-MXene展现出尖锐的氧化还原峰和强的峰电流值。另外,在Li2S的沉积测试中,异质结材料能够实现156.4 m Ah/g的沉积容量,而纯的VS2和MXene只能分别达到91.67和112 m Ah/g的沉积容量,这表明异质结材料对多硫化锂具有优异催化转化效果。理论计算结果证明了VS2和VS2-MXene异质结结构具有优异的导电性以及对多硫化锂具有强的吸附能力。此外,异质结结构能够很好地调控Li2S的沉积,易于再次利用而使得活性物质的利用率提高。电池性能的测试中,S/VS2-MXene在0.2 C的放电电流密度下,实现了1211.7 m Ah/g的高初始比容量,循环100次后还剩余965.2 m Ah/g,其库伦效率接近100%以及容量保持率接近80%以上。而S/MXene和S/VS2分别实现首次放电容量为1120.1 m Ah/g和986.3 m Ah/g。充放电100圈后,它们的容量保留率仅分别保持在71%和64%,远低于S/VS2-MXene正极材料。S/VS2-MXene即使在1和2 C的高倍率下,经过500圈的长循环充放电后依然能够表现出61%和62%的容量保持率,这说明了该材料具有良好的长循环稳定性。（3）采用简单的高温水热法和自然皱缩法制备高致密的硫正极材料。将所制备得到的S/VS2-MXene粉末与低含量的石墨烯悬浮液（<～15 wt%）进行水热自组装形成水凝胶,随后经过自然干燥后皱缩得到高度致密化的硫正极材料—高密度的S/VS2-MXene块体材料（HD-S/VS2-MXene）,其密度可高达～1.93 mg/cm3。作为“自组装剂”的氧化石墨烯进行高温水热反应后变成还原石墨烯（rGO）,形成导电的三维网状结构而大大地促进了电子的传导,同时能有效缓冲硫充放电所引起的体积膨胀,还能改进电解质的润湿性。而VS2-MXene异质结结构在其中充分发挥对中间态的多硫化锂的催化转化效应,抑制了“穿梭效应”,改进了硫正极的循环性能。对HD-S/VS2-MXene材料组装的电池进行充放电性能测试结果表明,HD-S/VS2-MXene硫正极在不同圈数的循环伏安曲线（CV）表现出优异的重合性和强的氧化还原峰电流响应,其结果展现出了良好的可逆性。另外,在9 mg/cm2的高硫面载量、贫电解液使用量（E/S=5μL）的条件下,厚而密实的硫复合电极初始放电面容量可达7.4 m Ah/cm2,展示出了良好的实际应用前景。这种高密度的硫正极材料不仅能够减小电池的空间占比,同时还能提供充足的电能,这对便携式电子设备产品的小型化,轻量化应用具很好的实际参考价值。