锂硫电池作为一类最具有前景的新型电池储能体系之一,具有高能量密度和低成本等诸多优点。然而因为锂硫电池的电极反应过程中的溶解-沉积机制,充放电过程中活性物质会向负极扩散,引起活性物质的损失和锂负极的腐蚀,严重影响锂硫电池进一步的应用。因此需要选择一类合适的硫载体材料以限制活性物质的穿梭。金属有机框架材料（MOF）是一类新型晶态孔材料,被广泛用作硫载体,但是其较差的导电性严重影响了大电流充放电的电化学性能,所以目前大部分的研究工作集中在MOF的复合与包覆以提高MOF的导电性,但是忽视了MOF自身的结构设计和选择对锂硫电池性能的影响。MOF具有丰富的种类和可调控的孔道结构,作为硫载体其电化学性能与结构息息相关,只有深入探究MOF结构与电化学性能之间的关系,才能对于MOF结构的选择提供更好的理论支撑,提高MOF作为硫载体基础的电化学性能,实现MOF在锂硫电池正极性能的进一步突破。为此,本论文将围绕MOF结构与锂硫电池性能的内在联系展开研究,主要研究内容和结果如下:（1）选择四种卟啉基MOF（PCN-224、PCN-222、PCN-223、MOF-525）作为硫载体材料,它们具有相同的金属节点（Zr6O8）和有机配体（卟啉）。因此,能够准确系统性地研究孔道结构对电池性能的影响,且不受有机配体和金属节点等因素的干扰。通过电化学测试对比这四种MOF之间的电化学性能差异,结果表明,小倍率下的电池性能与对多硫化锂的毛细作用力有关,孔径越小对于多硫化锂的毛细作用力越强,能够实现更稳定的充放电循环;而大倍率下离子扩散则成为主要决定因素之一,影响充放电过程中的电化学极化,孔径越大越利于离子扩散,一维孔道较三维孔道扩散路径更短,因此一维孔道和介孔孔道表现出最好的电化学性能。我们还发现卟啉基团是主要的活性中心,而MOF的孔结构直接影响卟啉活性中心的分布,进而影响孔道内部硫的电化学活性和MOF对多硫化锂的锚定作用。XPS表征结果证实,卟啉基团上的N原子能够与多硫化锂中的Li配位,锚定多硫化锂,CV测试表明卟啉活性中心能够提供快速的多硫化锂转化,因此卟啉活性中心的密度是大倍率下充放电性能的另一决定性因素,而具有空腔结构的PCN-224的卟啉中心密度较低,电化学极化较大,电池性能不佳。综合以上三点,具有多级孔道结构的PCN-222能够实现最好的电化学性能,其介孔孔道提供快速离子传输通道,而微孔孔道提高多硫化锂与配体之间的作用力。电化学测试结果显示其在倍率高达3C和5C的条件下,经过400周循环依然能够实现508 m Ah g-1和400 m Ah g-1的高比容量,原位PXRD也证明了硫在PCN-222的孔道具有快速的反应动力学,实现了迄今为止纯MOF作为硫载体中具有最高倍率下的长循环稳定性。（2）虽然PCN-222具有较好的电化学稳定性,但惰性的Zr节点被证明难以作为Lewis酸中心以锚定多硫化锂,因此需要额外引入其他的Lewis酸中心增强对多硫化锂的吸附作用。我们将Cu2+配位在PCN-222的卟啉配体上,首次将PCN-222-Cu作为硫载体,进一步提高了PCN-222作为硫载体材料的电化学性能。UV-Vis证明Cu2+与卟啉之间存在配位作用。电化学测试结果表明,PCN-222-Cu作为硫载体较PCN-222时的电化学极化更小,XPS证明了Cu与N对多硫化锂催化的协同作用,促进了活性硫的电化学活性。S-in-PCN-222-Cu在5C的大倍率下能够循环500周后保持568 m Ah g-1的比容量,电池性能较S-in-PCN-222获得了明显提升。此外,尝试通过PPy对S-in-PCN-222-Cu进行包覆,改善了导电性,循环400周后实现了835 m Ah g-1的高比容量。本论文的创新之处:（1）首次使用具有相同有机配体和金属节点的MOF,系统地研究了MOF的孔道结构对锂硫电池电化学性能的影响,为MOF在锂硫电池正极的应用提供了一定的理论指导;（2）筛选出合适的MOF—PCN-222,突破了纯MOF作为硫载体时充放电循环的倍率上限,极大提高了纯MOF作为硫载体时的倍率性能;（3）引入Lewis酸中心和PPy包覆的策略,首次将PCN-222-Cu和PPy-PCN-222-Cu作为硫载体,进一步提高MOF作硫载体时的电化学性能,拓展了MOF在锂硫电池中的应用。