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锂硫电池由于高达1675mA·h/g的理论比容量而受到了广大研究者的青睐，但仍存在许多限制因素阻碍其大规模实际应用。首先，导电性能差的硫作为锂硫电池电极材料时，利用率很低；其次，硫在充放电过程中会产生易溶于电解液的多硫离子，发生迁移后会使活性物质流失并腐蚀锂负极，使电池性能下降。因石墨烯具有高电子电导率、大比表面积及高机械强度等优异性能，本文通过将硫与石墨烯复合及改性，制备出一系列碳/硫复合材料，并对其电化学性能进行了研究。 本研究主要内容包括：⑴通过Hummer’s法制备了氧化石墨烯，并以热解法将其还原，再以化学法成功地将粒径约为50nm的硫均匀负载到石墨烯的片层上，得到石墨烯/硫复合材料（RE-RGO/S)。由于石墨烯优异的导电性能及特殊结构有利于提高材料的电子电导率和抑制多硫离子的迁移，该材料在0.1C倍率下首次放电比容量达1558 mA·h/g，接近硫的理论比容量，经45次循环后仍能保持536.9mA·h/g放电容量。在0.2C、1C倍率下，RE-RGO/S样品的放电比容量分别为405mA·h/g、300mA·h/g，表现出良好的倍率稳定性能。⑵以尿素为氮源，通过热解法制备出含氮量为7.63wt％的氮掺杂石墨烯材料（RE-NRGO)。经TEM观察发现其具有与石墨烯类似的片层结构，片层发生扭曲且表面出现较多褶皱。该复合材料的首次放电比容量达1464 mA·h/g，经70次循环后比容量仍保持在582mA·h/g，循环稳定性较未经氮掺杂的石墨烯有了显著提高。这是由于氮原子掺入石墨烯碳环后主要以“吡啶氮”型的碳氮键形式存在，能在一定程度上改善碳载体对多硫离子的吸附能力，从而抑制多硫离子的迁移，提高了复合材料的循环稳定性能。⑶将多孔碳与氧化石墨烯进行复合，经化学法覆硫后制备得石墨烯-多孔碳/硫复合材料(RE-RGO-DK/S)。经XRD、SEM和TEM表征，该复合材料为无定形碳的结构，具有蜂窝状形貌，表面被石墨烯覆盖。通过电化学性能表征，其首次放电比容量为1132mA·h/g，经过50次充放电循环后，仍能保持640mA·h/g，表现出良好的循环稳定性；从电化学阻抗谱发现，石墨烯与多孔碳复合后得到的RE-RGO-DK/S材料阻抗较小。可见，多孔碳与石墨烯复合后形成的三维立体结构能抑制多硫离子的迁移，提高了复合材料的循环性能；同时，石墨烯的存在还为电子/离子提供高速传输通道，改善了复合材料的导电性能。