锂氧电池由于具有超高的能量密度而受到了全球研究者的广泛关注。目前,有机锂氧电池的应用还面临诸多挑战,比如过电压较高,实际容量较小,倍率性能和循环性能较差等。正极材料是电池充放电反应的主要场所,它的结构、物化性质和催化能力对锂氧电池的电化学性能有着最直接的影响。因此,寻找具有合适结构和高效催化性能的正极材料对提升锂氧电池的电化学性能至关重要。本论文的工作主要围绕研究、制备具有一定结构和高效催化能力的正极材料这方面展开。主要研究内容及结论如下:（1）以多壁碳纳米管（MWCNTs）为模板,通过化学剪切法得到了三维相互交叉连接的石墨烯纳米带（GNRs）;然后采用简单的滴加方法在GNRs上负载RuO₂粒子,制备出了RuO₂修饰的GNRs正极（RuO₂@GNRs）。电化学测试数据表明GNRs正极比MWCNTs正极具有更高的比容量,且RuO₂@GNRs正极在限容1000 mAh g^–1下,可以持续循环424次,表现出了非常稳定的循环性能,这得益于三维相互交叉连接的GNRs框架和RuO₂粒子之间的协同催化作用。（2）我们通过一步水热法制备了硫化铋（Bi₂S₃）/科琴黑（KB）复合材料（Bi₂S₃/KB）。循环伏安测试表明Bi₂S₃/KB正极具有非常优异的双功能催化能力。在深度充放电模式下,Bi₂S₃/KB正极显示出了比纯Bi₂S₃正极和纯KB正极更高的放电比容量(10475 mAh g^–1)和更低的充放电过电压（1.44 V）。在限容1000mAh g^–1条件下,Bi₂S₃/KB正极的循环能力可以达到391次,表现出了非常优异的循环稳定性。Bi₂S₃/KB正极具有的优异的电化学性能来自于Bi₂S₃/KB良好的双功能催化活性和KB自身的高导电性,大比表面积和丰富的孔径分布等特点。此外,SEM测试结果表明:在低容量阶段,Li₂O₂会优先沉积在Bi₂S₃表面;而在高容量阶段,Bi₂S₃能抑制Li₂O₂在KB区域的沉积。Li₂O₂的这种沉积模式能有效地延缓电极的失活和减少副反应的发生,从而赋予Bi₂S₃/KB正极稳定的长循环寿命。（3）我们通过一步水热法制备了硫化铋/还原石墨烯（rGO）复合催化剂（Bi₂S₃/rGO）。循环伏安测试表明Bi₂S₃/rGO正极具有非常优异的双功能催化活性。在深度充放电模式下,Bi₂S₃/rGO正极具有比纯Bi₂S₃正极和纯rGO正极更高的放电比容量(11624 mAh g^–1)和更低的充放电过电压（1.3 V）。在限容1000mAh g^–1条件下,Bi₂S₃/rGO正极可以稳定循环305次,表现出了非常稳定的充放电可逆性。这种显著提升的电化学性能是由Bi₂S₃/rGO高效的双功能催化活性和rGO的高导电性、大比表面积和多孔性质等特点共同决定的。SEM测试同样表明Li₂O₂会优先沉积在Bi₂S₃表面,这能有效地阻止Li₂O₂与rGO的接触,从而降低正极材料被腐蚀和钝化的速度,延长Bi₂S₃/rGO正极的循环能力。另外,第一性原理的计算结果进一步证实O₂和Li₂O₂在Bi₂S₃上有较强的吸附作用,意味着Li₂O₂会更倾向于在Bi₂S₃表面进行沉积,这与我们先前提出的Li₂O₂沉积机理相一致。