随着电子设备和电动汽车的出现和发展,开发高效且经济的能量存储和转化体系变得愈加迫切。锂硫电池（LSB）因其理论比容量约为1675 m Ah g^-1,体积能密度约为2600Wh kg^-1,而且具有成本低廉、环境友好等优势,成为最有潜力的下一代高比能储能体系,但硫正极和Li₂S所存在的导电性差、放电过程中产生的体积膨胀问题以及充放电过程中产生的多硫化物会造成穿梭效应等问题阻碍了其商业化应用。本论文通过设计制备碳及碳化钛基锂硫电池正极材料,针对性地解决上述硫正极存在的问题,主要结果如下:（1）原位负载Co/CoOOH纳米颗粒的氮掺杂石墨烯纳米带的设计制备。通过使用KOH溶液或者HNO₃溶液实现了在温和的条件下,制备原位负载有Co/CoOOH或者Co纳米颗粒的一维氮掺杂石墨烯纳米带,作为载硫基体应用在锂硫电池中,很好地解决了多硫化物的穿梭效应和硫正极的固有缺陷,表现出优异的长循环性能和倍率性能。当面载量为1.1 mg cm^-2时,在0.2 C的电流密度下,500圈循环过后仍保持804.9 m Ah g^-1的放电比容量,而在更高硫载量(3.9 mg cm^-2)和更大电流密度（0.5 C）下,1000圈循环过后容量衰减率为0.05%/圈。（2）豆荚状Ti基MXenes即Ti₃C₂T_x纳米片原位包裹纳米硫颗粒复合材料的设计制备。通过液氮急冷和冷冻干燥的方法,制备了Ti₃C₂T_x原位包裹纳米硫颗粒复合材料（S@Ti₃C₂T_x）,具有特殊的豆荚状形貌,实现了Ti₃C₂T_x纳米片对纳米硫颗粒的完全包裹,起到良好的物理限域作用,再加上Ti₃C₂T_x纳米片良好的导电性及亲硫的极性表面,解决了硫的导电性问题和充放电过程中的多硫化物穿梭效应,S@Ti₃C₂T_x表现出优异的长循环和倍率性能。在0.2 C的电流密度下,200圈循环仍保持937.3 m Ah g^-1的放电比容量,并且表现出较好的倍率性能。（3）Ti₃C₂T_x/Co（OH）₂气凝胶的设计制备。通过简便合成的Co（OH）₂纳米片来诱导Ti₃C₂T_x纳米片形成水凝胶,然后经过液氮急速冷冻和冷冻干燥成功制备Ti₃C₂T_x/Co（OH）₂气凝胶（MXC）。将制备的气凝胶用作锂硫电池固硫基体,得益于Ti₃C₂T_x纳米片良好的导电性及极性表面,气凝胶结构的轻质多孔结构,Co（OH）₂对多硫化物的催化转化作用,载硫基体表现出优异的性能——在0.2 C的电流密度下,100圈循环仍保持1139.0 m Ah g^-1的放电比容量,提高电流密度至1 C时,表现出1002.2 m Ah g^-1的初始放电比容量,1100圈循环过后仍保持801.9 mAh g^-1的放电比容量,衰减率仅为0.018%/圈。