锂硫电池具备高理论比容量和能量密度,低成本和环境友好等优势,被认为是满足未来储能系统要求的新一代二次电池。锂硫电池正极和隔膜中广泛使用的过渡金属硫族化合物催化材料,能够提升电化学氧化还原反应动力学,从根本上抑制多硫化物穿梭效应,优化电池电化学性能。然而占据大部分反应接触位点的材料基面呈现弱于少量边缘位点的催化活性。通过改性策略激活惰性基面将大大提升金属硫族化合物的催化活性。本文开展了基于密度泛函方法的理论计算,探究了改性过渡金属硫族化合物（杂原子掺杂MoS2和空位缺陷WSe2）在锂硫电池中的催化机制。揭示了Co,P共掺杂MoS2提高锂硫电池电化学性能的原因;明确了空位浓度与WSe2催化能力之间的关系规律,确定了优异催化性能对应的Se空位浓度。具体研究结果如下:1)MoS2具备对多硫化物的亲和性和催化能力而得到广泛关注,Co,P共掺杂策略首次用于改性MoS2基面,作为锂硫电池正极材料实现了优于未掺杂和Co单掺杂电极材料的优异放电容量,倍率性能和循环稳定性。为探究Co,P共掺杂MoS2提高锂硫电池电化学性能的原因,本工作考察未掺杂、Co单掺杂、Co,P共掺杂MoS2表面上多硫化物的吸附和转化,揭示Co,P共掺杂对MoS2材料吸附能力和催化能力的影响。研究结果表明共掺杂使得MoS2吸附能力增强,特别是对产物Li2S的稳定吸附提供多硫化物转化动力,进而增强催化能力。Co,P共掺杂表面与长链、中链、短链多硫化物之间均存在Li-S和S-P双重成键,具备最大的吸附能力。另一方面,共掺杂表面对于产物Li2S的显著稳定化作用,降低多硫化物转化过程中解离步骤能量需求,增大转化过程能量释放,为多硫化物转化提供驱动力。上述两方面因素共同增强MoS2催化活性,有效抑制穿梭效应,提升电池电化学性能。2)WSe2具有独特的层状结构和较低的氢原子吸附自由能,表现出良好的析氢催化活性。空位缺陷策略是改善二维材料基面性能的重要途径。为探究WSe2以及表面Se空位缺陷WSe2应用于锂硫电池作为催化材料的可行性,本工作针对无空位缺陷WSe2,空位浓度分别为3.125%,6.25%,9.375%和12.5%的WSe2,通过考察多硫化物吸附能力,催化转化能力,锂离子迁移能力,揭示空位缺陷浓度对材料性能的影响,明确优势的Se空位浓度。结果表明Se空位浓度对中长链多硫化物吸附作用影响不大,而短链多硫化物的吸附能随着空位浓度的升高而显著增大。锂离子迁移能垒结果表明,低空位浓度（3.125%）不利于锂离子迁移,6.25%-12.5%的高空位缺陷将会对锂离子的快速传输产生促进作用。充放电过程过电势结果进一步表明,高空位缺陷情况下6.25%-12.5%空位浓度WSe2由于具备较低过电势,而表现出更为优异的多硫化物催化转化能力。基于此,6.25%至12.5%的空位浓度的WSe2具备适中的多硫化物吸附能力,快速的锂离子传输,以及优异的多硫化物催化转化能力,具备应用于锂硫电池体系的潜力。