由于能源危机、环境污染以及电子设备迅速发展，开发高效且可靠的电化学储能系统已经迫在眉睫。在各类新型储能装置中，以硫和锂分别作为正极和负极的锂硫电池被视为最有希望的候选者之一，这主要得益于其具有能量密度高、成本低廉和环境友好等诸多优点。然而，锂硫电池的实用化进程却始终受到一些挑战的严重阻碍。例如，多硫化物的穿梭效应导致了活性物质流失、容量衰减和自放电效应。此外，迟钝的反应动力学造成了硫的利用率低、电压极化大和倍率性能差。这些棘手的问题制约了锂硫电池发挥其固有的优势。因此，有效抑制穿梭效应并加速反应动力学对于推动锂硫电池的发展至关重要。基于此，本论文从结构设计和化学调控出发，结合碳材料和金属基材料的各自优势，构筑了一系列新型硫正极材料。通过吸附作用显著抑制了穿梭效应，基于催化作用有效促进了硫的反应动力学，从而提升了锂硫电池的电化学性能。此外，通过将实验测试与理论计算相结合，对吸附作用、催化作用和电池性能提升的内在机理展开了深入分析。本论文的研究工作归纳如下：（1）首先，针对多硫化物与碳载体之间的相互作用弱这一问题，通过一锅水热法合成了InOOH纳米颗粒，将其作为正极添加剂以构筑可靠的硫正极。理论计算和实验测试表明，InOOH纳米颗粒与多硫化物之间的电子转移赋予了二者之间增强的相互作用和化学亲和力。因此，InOOH纳米颗粒能够有效吸附多硫化物，进而抑制了穿梭效应。更重要的是，InOOH纳米颗粒不仅在放电过程中有效加速了硫的还原，而且在充电过程中显著促进了Li2S的氧化，呈现出了优异的电催化作用。得益于硫利用率和反应动力学的改善，基于InOOH纳米颗粒的硫正极在2 C下循环500次后获得了69.5%的高容量保持率，在5.0 mg cm-2的高硫负载下获得了891 mAh g-1的优异放电容量。本工作为设计先进的正极添加剂以实现可靠的锂硫电化学提供了一些新的见解。（2）其次，为了进一步增强多硫化物与载体之间的相互作用，通过溶剂热法和碳化处理，构建了一种Bi纳米颗粒嵌入的多孔氮掺杂碳纳米棒（Bi-NC）复合材料以用作硫正极载体。Bi纳米颗粒的引入诱导了局域电荷重排，从而调控了Bi-NC的电子结构，形成了局部的亲电/亲核区域，进而强化了多硫化物与Bi-NC之间的相互作用。理论计算和实验测试共同表明，Bi-NC不仅对多硫化物具有显著的化学吸附作用，还具有优异的氧化还原催化作用。得益于这些优势，Bi-NC抑制了多硫化物的穿梭效应，并且促进了硫的反应动力学。因此，Bi-NC/S电极在0.5 C下获得了1157 mAh g-1的高初始放电容量，在1 C下经历500次循环后仍然具有811 mAh g-1的容量保持。本工作将为通过调控硫载体的电子结构进而提升锂硫电池的电化学性能提供一些有益的启示。（3）最后，为了进一步增加载体的活性位点以及开发廉价的硫载体，通过浸渍和煅烧处理，合成了一种Fe3C纳米颗嵌入的多孔生物质衍生碳（Fe3C-PBC）复合材料。该独特设计将Fe3C纳米颗粒的极性位点与生物质衍生碳的多孔结构进行巧妙耦合，赋予了Fe3C-PBC丰富的亲锂/亲硫位点和较大的比表面积。因此，Fe3C-PBC不仅对抑制穿梭效应具有优异的吸附作用，而且对促进硫的反应动力学也具有显著的催化作用，这均获得了实验测试和理论计算的有效证实。得益于吸附作用和催化作用的协同效应，Fe3C-PBC/S电极在2 C下经历500次循环后实现了82.7%的卓越容量保持率，即使在5.2 mg cm-2的高硫负载下也获得了4.81 mAh cm-2的优异面积容量。本工作将启发其他生物质基硫载体的设计，为开发廉价环保的硫正极材料提供了新的思路和方向。