锂硫电池比传统锂离子电池具有更高的理论能量密度,是最具前景的下一代储能器件之一。然而,锂硫电池的大规模应用依然受到以下几方面的制约:1)电极活性物质的低电导率导致电化学反应动力学迟缓;2)中间产物多硫化物的溶解和扩散导致活性物质的流失;3)体积效应导致电极的稳定性差甚至失效等。本论文从抑制锂硫电池的穿梭效应出发,以极性的MXene（d-Ti3C2）作为导电骨架和前驱体,构筑多级结构的硫载体,以期优化电极结构和提高电化学性能。作为电极的关键材料,多尺度和多功能耦合的硫载体,可有效抑制多硫化物穿梭,提升电化学反应动力学,提高电极结构稳定性,保证高硫利用率和长循环寿命。主要研究内容如下:首先,采用静电自组装和共沉淀-原位衍生的策略,分别构筑了中空多孔碳（HPCS）@d-Ti3C2和中空氮掺杂碳（NC）@d-Ti3C2纳米多级结构。中空碳（HPCS和NC）与d-Ti3C2复合,避免了d-Ti3C2的堆垛和中空碳的团聚,增大比表面积和孔体积,提升固硫和限域多硫化物的能力;同时d-Ti3C2骨架为电子/离子的快速传输提供路径,促进多硫化物转化动力学。多尺度耦合的硫载体通过物理限域和化学吸附的双功能协同,缓解了多硫化物穿梭,提高了硫利用率和循环性能。在1 C的倍率下循环500圈后,HPCS@d-Ti3C2/S电极表现出500 mA h g-1的可逆容量和0.069%/圈的平均容量衰减率,而NC@d-Ti3C2/S的可逆容量为613 mA h g-1对应0.055%/圈的衰减率。从而揭示了硫载体的极性与导电性协同,对提升多硫化物吸附和转化效率的重要性。其次,针对物理限域在穿梭效应抑制中的局限性,利用自组装结合溶胶-凝胶法构筑了Mn O2纳米片（MNSs）@d-Ti3C2三维结构的硫载体。MNSs吸附在d-Ti3C2表面构建异质结构,使MNSs@d-Ti3C2具有较大的比表面积,促进多硫化物吸附和催化活性位点的暴露;同时,d-Ti3C2三维网络提供电荷转移路径,MNSs与d-Ti3C2构建的异质界面缩短离子传输通道,减小扩散阻力,提升电化学反应动力学。MNSs@d-Ti3C2/S在1 C下循环500圈后保持了521 mA h g-1的可逆容量,对应0.059%/圈的衰减率;而且在3.7mg cm-2的硫载量下循环500圈仍有475 mA h g-1的可逆容量。优异的电化学性能表现,得益于极性硫载体通过化学吸附和催化转化的多功能耦合,提升多硫化物转化效率,抑制穿梭效应,保证了正极的高硫利用率和循环稳定性。再次,为提高硫载量和电极结构稳定性,通过模块组装的方法设计了具有物理限域、化学吸附和催化转化等多功能的复合硫载体。采用模板法制备了中空多孔碳（HPC）包覆Mn O2纳米棒（MNR）的核壳结构（MNR@HPC）,并与d-Ti3C2自组装构筑了多级结构的MNR@HPC@d-Ti3C2（记为MCT）。作为硫载体,HPC为活性物质的限域提供物理空间,MNR为促进多硫化物的转化提供催化界面,d-Ti3C2导电骨架不仅作为电子传导路径而且为多硫化物吸附提供活性位点。在结构和功能协同作用下,MCT展现出高效的多硫化物吸附和催化转化能力。在75%的硫含量下,MCT/S在2 C下循环600圈后的可逆容量为591 mA h g-1,对应平均0.044%/圈的容量衰减率;另外,硫载量为4.15 mg cm-2的电极在0.2 C下循环200圈表现出816 mA h g-1的可逆容量和80%的容量保持率。因此,构筑多尺度和多功能耦合的硫载体,既有利于穿梭效应的抑制和硫利用率的提高,又有利于电极结构的稳定性和多硫化物的可逆转化,保障了硫正极优异的电化学性能。最后,针对多硫化物转化效率低和循环稳定性差等问题,通过d-Ti3C2的原位衍生制备了含有氧空位的TinO2n-1量子点修饰多孔碳纳米片（TnQDs@PCN）,为硫正极构筑了具有“催化中心-活性物质-导电基质”三相界面的硫载体。在结构上,TnQDs均匀负载在PCN上且保持良好的界面接触,有助于电子/离子的快速传输,促进活性物质转化动力学的提升和转化产物的均匀沉积。在功能上,TnQDs作为极性催化中心,促进多硫化物的吸附和转化,有效抑制穿梭效应,提高硫利用率;PCN不仅提供电荷转移路径和离子扩散通道,而且物理性限域活性物质,缓冲电极的体积变化,保障了电极结构的稳定性和循环性能的提升。硫含量为79%的TnQDs@PCN/S电极在2 C下循环1000圈保持了660 mA h g-1的可逆容量,对应仅0.012%/圈的平均衰减率;当硫载量为4.8 mg cm-2且电解液用量（E/S）仅为4.5μL mg-1时,电极在0.5 C下循环500圈仍具有736 mA h g-1的可逆容量和82%的容量保持率。