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摘要：锂硫电池是一种极具发展前景的高能量密度电池体系。比容量高和循环性能好的多孔骨架／硫复合电极材料是锂硫电池的研究重点和热点。探寻具有良好导电网络、高比表面积、合适孔结构和大小的多孔骨架材料,提高硫正极的电化学活性、吸附性能和结构稳定性,实现高载硫量与高利用率的协同,对于高能量密度锂硫电池的发展具有重要理论基础和学术价值。本文以金属有机框架作为多孔骨架研究对象,成功制备了两种比表面积大,孔径适合的多孔金属有机框架Cr3F(H2O)2O(BDC)3·nH2O(MIL-101)和Zn4O(BDC)3(MOF-5)(BDC=对苯二甲酸),通过原位包覆或碳化进行改性,制备了三种电化学性能优异的复合多孔骨架；通过低温液相和熔融热处理,分别合成了硫-介孔金属有机框架／石墨烯复合材料,硫-介孔炭／多壁碳纳米管复合材料和硫-介孔炭／氧化石墨烯复合材料三种含硫正极材料,研究其理化性质和电化学性能。获得的主要结果如下：1.硫-介孔金属有机框架／石墨烯复合材料：采用水热法成功合成了微孔结构丰富、比表面积大的介孔金属有机框架(MIL-101),采用“石墨烯与介孔金属有机框架原位复合+硫的液相渗透”二步工艺制备了电化学性能优异的硫-介孔金属有机框架／石墨烯／复合正极材料。电化学测试结果显示,与常规的单质硫正极材料相比,MIL-101(Cr)@rGO/S硫正极半电池首次放电比容量为980mAh g-1,50次循环后仍保持650mAh g-1,容量保持率为66.7%,循环性能表现得到明显的改善,保持较高的正极材料活性物质利用率,并显著提高硫基正极循环稳定性。2.硫-介孔炭／多壁碳纳米管复合材料：采用溶剂热法成功合成了具有丰富介孔结构的介孔金属有机框架／多壁碳纳米管(MWCNT@MOF-5),以此材料为模板和前驱体,采用高温碳化法制备具有良好导电网络、高比表面积、合适孔结构的介孔炭／多壁碳纳米管复合材料,通过热处理的方法,将熔融的硫渗入多孔碳骨架中得到硫-介孔炭／多壁碳纳米管复合材料(MWCNT@Meso-C/S)。实验测试结果显示,0.5C电流密度下,MWCNT@Meso-C/S半电池首次放电比容量为1384mAh g-1,50次循环后放电比容量仍然保持在874mAh g-1.这种复合结构可有效降低充放电极化,减小电池内阻,电池的循环和大倍率性能良好。3.硫-介孔炭／氧化石墨复合材料：采用溶剂热法成功合成了具有丰富介孔结构的介孔金属有机框架／氧化石墨烯(GO@MOF-5),以其为模板和前驱体,采用高温碳化的方法制备具有良好导电网络、高比表面积、合适孔径的介孔炭／氧化石墨烯复合材料,通过热处理的方法,将熔融的硫渗入到多孔骨架中制得硫-介孔炭／氧化石墨烯复合材料(GO@Meso-C/S).电化学结果显示,在0.2C电流密度下GO@Meso-C/S半电池首次放电比容量为1122mAh g-1,100次循环后放电比容量仍然保持在820mAh g-1,显示了硫-介孔炭／氧化石墨烯复复合材料较高的活性物质利用率和优异的循环性能。