锂硫电池具有高的理论能量密度,是最有希望成为下一代储能系统的电池体系之一。然而,锂硫电池的实际应用还面临着许多问题,例如多硫化锂的穿梭行为及其缓慢的转化动力学。在正极中引入能够调控硫物种物理或化学行为的媒介材料是解决上述问题的有效途径。钼基材料在加氢脱硫和电化学氧还原等反应中都显示出高的催化活性,在提升锂硫电池正极反应动力学方面具有较大潜力。本论文设计并合成了不同钼基媒介材料,通过理论与实验结合的方式探究所制备的媒介材料在锂硫电池中的作用机制。构建MoN@石墨烯（MoN@G）媒介材料,研究其作为正极表面修饰层对锂硫电池电化学性能的影响。研究发现,MoN@G能够降低正极的电荷转移电阻,加快正极电化学反应动力学,电池在2 C的电流密度下表现出606 m Ah g-1的放电容量。同时,MoN@G能够有效吸附多硫化物,改善电池的循环性能,电池在1000次充放电循环过程中的平均容量衰减率仅为0.029%。此外,电化学测试结果显示,MoN@G对Li2S分解反应具有催化作用。第一性原理计算结果揭示,Li2S在MoN表面的分解能垒仅为0.22 e V,显著低于在石墨烯表面的分解能垒（1.88 e V）。MoN促进Li2S分解的机制是:1)MoN能够共价结合Li2S,降低Li2S中S原子的电荷密度,从而削弱S与Li的结合（S–Li键键长从2.1（?）增加至2.4（?））;2)Li2S分解产生的锂离子能够在MoN表面快速迁移,有利于分解反应持续进行。采用溶剂热结合高温氮化的方法制备Mo5N6@石墨烯（MNNP@G）媒介材料,对其结构和形貌进行表征发现,MNNP@G中的Mo5N6纳米粒子均匀地负载在石墨烯上。电化学测试结果表明,Mo5N6能够有效地催化多硫化锂的转化反应。第一性原理计算结果揭示,Mo5N6对锂硫电池正极放电过程具有本征促进作用。结合Li2S沉积实验、电化学阻抗谱测试和电子显微技术对Li2S在MNNP@G表面上的成核和生长过程进行系统地研究,结果显示,MNNP@G能够引导Li2S三维沉积,从而有效降低电极极化,提高活性物质利用率,电池在2 C的电流密度下仍表现出954 m Ah g-1的高放电容量,并能够稳定循环1000次。设计并构筑B掺杂MoS2@碳纳米管（B-MoS2@CNT）媒介材料。通过第一性原理计算研究了MoS2和B-MoS2的表面电子结构。结果显示,MoS2表面的未占据轨道平行于基平面,不能与表面吸附物种的占据轨道形成有效重叠。B掺杂使得MoS2具有了垂直于基平面向外的未占据轨道,能够与多硫化锂的占据轨道形成“头碰头”形式的最大重叠。电化学阻抗谱和X射线光电子能谱测试都证实B掺杂增强了MoS2与硫之间的相互作用。吸附实验证实B掺杂提高了MoS2对多硫化锂的吸附效果。此外,同MoS2相比,B-MoS2表面吸附的多硫化锂具有更大的锂化倾向,表明B掺杂能够增强MoS2对正极放电过程的促进作用。同时,B掺杂降低了Li2S在MoS2表面的分解能垒,增强了MoS2对正极充电反应的催化效果。电化学测试结果显示,电池具有快速的氧化还原反应动力学和优异的循环稳定性,在0.2 C的电流密度下表现出1229 m Ah g-1的放电容量,在5 C的高电流密度下仍具有711 m Ah g-1的可逆容量,1000次充放电循环过程中的平均容量衰减率仅为0.020%。