CN112490019A - 一种聚多巴胺包覆的MXene基复合材料其制备方法和应用 - Google Patents

一种聚多巴胺包覆的MXene基复合材料其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚多巴胺包覆的MXene基复合材料，以Ti3C2 MXene、聚多巴胺和双金属硫化物为材料主要成分；在原位氧化聚合的条件下，实现多巴胺在Ti3C2 MXene表面聚合，并且通过溶剂热法实现双金属硫化物在负载了聚多巴胺的Ti3C2 MXene表面生长。Ti3C2 MXene呈少层片状，起提供少层结构的作用；聚多巴胺为中间层材料，同时起连接、防止氧化和起诱导生长作用；金属硫化物起提供赝电容的作用。其制备方法包括：1）Ti3C2 MXene的制备；2）f‑Ti3C2‑PDA的制备；3）f‑Ti3C2‑PDA/NiMoS4的制备。作为超级电容器的应用，在‑0.1‑0.35V范围内充放电，在放电电流密度为1 A/g时，比电容为1200‑1400 F/g；在1 A/g的电流密度下经过3000次循环以后比电容性能仍可达到原来的88‑90%。具有优良的材料稳定性能和离子传输能力。

Description

一种聚多巴胺包覆的MXene基复合材料其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及超级电容器技术领域，具体涉及一种聚多巴胺包覆的MXene基复合材料及其制备方法在超级电容器领域的应用。
背景技术
由于化石燃料的不可再生性，使能源面临枯竭的威胁。化石燃料的大量消耗而造成的温室效应席卷全球，环境污染日益严重。开发和利用清洁能源，提高能量存储技术成为解决当今社会共同关注的问题的重要目标。清洁可再生能源如风能，水能，氢能，太阳能等由于受自然界影响严重，导致这些能源的使用具有间歇性和分散性。受外因的影响，这些能源转化效率低且不稳定，通常不能直接被人类所利用，必须要借助于储能元件对其进行收集与传输。在实际应用中，存储能量高并且可以短时间内释放能量是一般的储能器件都很难达到。超级电容器作为介于充电电池与传统电容器之间的新一代储能器件，既具有高于充电电池的功率密度，又具有高于传统电容器的能量密度，充电速度快，与其它储能器件相比具有循环寿命长，功率密度高，适应温区范围宽，对环境无污染等特点，近几年来颇受关注。其中电极材料是储能器件获得卓越超电容性能的决定性因素。人们一直在寻找先进的电极材料，二维材料之间形成的异质结构可以结合每个二维材料的共同优势，甚至显示出协同效应来改善复合材料的性能。
二维过渡金属碳化物或氮化物（MXene）作为继石墨烯之后的新型热点二维材料，它具有优异的亲水性，高的比容量，高导电率以及高比表面积等优势，已被证明是一种新型且高效的电极材料的最佳候选材料。
MXene制备原理为利用M-A原子层之间的金属键作用力小于M-X 的共价键，通过选择性刻蚀去除 MAX 相中的 A 原子层而获得的层状材料，其中M代表过渡金属元素，例如Ti、V、Nb、Mo等；X为C或者N；A代表IIIA或IVA族元素，例如Al。具体方法为，通过陶瓷相MAX经过HF或LiF/HCl选择性刻蚀制得，一般表达为Mn+1XnTx （n取值为1-3），其中，T代表表面基团，例如-O，-OH，-F以及NH4+等。
MXene中Ti3C2Tx MXene最早被制备成功，因此，目前的现有研究主要集中在Ti3C2TxMXene材料领域。因为其丰富的表面化学性质、优异的导电性和较高的结构稳定性等独特的特性，在超级电容器和电池材料中得到了广泛的应用。
现有技术zhu等人(JOURNAL OF ADVANCED CERAMICS，2015年，页码：130-134，DOI：10.1007/s40145-015-0143-3)通过氢氟酸刻蚀Ti3A1C2粉末得到的多层状Ti3C2 MXene作为超级电容器的电极材料，在1 A/g的放电电流密度下比容量仅为93 F/g；在循环8000圈后，最终容量为初始容量的83%。分析该文献技术可知，该技术方案所得材料比电容低的原因是受范德华力的作用，容易发生纳米层之间的堆叠，在电化学反应过程中，手风琴结构造成坍塌，严重的损失了MXene片层的电化学活性。
将Ti3C2 MXene与聚多巴胺结合，构建良好的复合电极体系的方法可以一定程度改善上述问题。如现有技术王何儒等人(Journal of Alloys and Compounds，2019年，页码：858-865，DOI：10.1016/j.jallcom.2018.11.172)采用原位氧化聚合法制备了表面均匀负载多巴胺的Ti3C2 MXene材料作为超级电容器的电极材料，实现了在2 mV/s的扫描速率下具有的表面积电容为715 mF/cm(260 F/g)。与纯粹Ti3C2 MXene相比，具有更高的比电容。该技术方案虽然可以一定程度解决Ti3C2 MXene手风琴结构坍塌、堆叠问题，但是，仍然无法解决以下问题：
由于不具备法拉第反应，导致无法实现超级电容器性能的大幅度提升的问题；
在此基础上，Wu等人（Ceramics International，2019年，页码： 16261-16269，DOI：10.1016/j.ceramint.2019.06.149）采用水热法制备了多层手风琴状状的Ti3C2-PDA/Co2S4复合材料，利用两者之间的协同作用，对超级电容器的综合性能进行提升。虽然该该技术方案通过引用法拉第反应，将复合材料的比电容提升到在2 mV/s时达到495 F/g，但是，其性能远不能达到复合材料的理论上限。通过与前述王何儒等人的技术方案进行对比分析可知，通过在Ti3C2 MXene材料中加入金属硫化物对提升材料的电化学性能有一定影响，但是还远不能满足需求，而导致该技术方案性能仍然不理想的主要原因应为，没有通过合理的制备方法，对材料的多层结构进行控制。通过该文献记载可知： 所得材料仅仅是将Ti3C2-Co2S4与聚多巴胺进行简单复合，导致Co2S4在Ti3C2 MXene表面发生严重的团聚现象，所引入的聚多巴胺对Ti3C2 MXene表面的Co2S4的微观形貌并没有起到催化调节的作用，即没有充分利用Ti3C2 MXene的高比表面积以及有利的传输孔道优势，最终没有得到理想的电化学性能。
因此，通过合理的制备方法，对材料的结构进行控制，得到成分纯净的少层状Ti3C2 MXene材料以及过渡双金属硫化物复合电极材料，是提高材料性能的有效途径。
因此，在引入聚多巴胺与过渡金属Ni、Mo以及二维层状材料MXene结合作为复合电极材料时，还必须解决的技术问题是过渡金属硫化物复合电极材料的晶相可控制备，且在循环过程中形貌保持不变。要解决上述问题，可以从以下几个方面进行提高：
1、控制实验条件，解决常见的合成方法中存在金属硫化物分布不均，容易发生团聚的问题；
2、解决负载粒子的载体附着力低，在电化学循环过程中容易与基底材料脱落的问题；
3、解决二维层状结构易氧化电化学性能降低的问题；
4、解决在长期的电化学反应过程中，电解质对电极材料的腐蚀问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚多巴胺包覆的MXene基复合材料其制备方法和应用。
根据申请人的工作和对上述技术方案的研究分析，可以得到以下结论：目前关于MXene材料制备方法的研究，仍然无法实现对材料表面易氧化问题的控制，该因素直接影响了材料的性能。
因此，本发明针对现有技术存在的技术问题，采用控制制备时超声条件和其他制备条件的方法，实现以下发明目的：
1、聚多巴胺在水热过程中保护Ti3C2 MXene片层结构不被氧化以及充当NiMoS4结构导向的作用确保类珠串结构NiMoS4的均匀分布，提高材料导电性、减缓电解质对电极材料的腐蚀以及比容量衰减和确保结构不被破坏；
2、将类珠串结构的NiMoS4包覆在f-Ti3C2-PDA结构上形成片层结构提供较大的比表面积，缩短电子和离子的传输路径；
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种聚多巴胺包覆的MXene基复合材料，其特征在于：以Ti3C2 MXene、聚多巴胺和双金属硫化物为材料主要成分；在原位氧化聚合的条件下， 实现多巴胺在Ti3C2 MXene表面聚合，并且通过溶剂热法实现双金属硫化物在负载了聚多巴胺的Ti3C2 MXene表面生长，即可制得聚多巴胺包覆的MXene基复合材料。
其中，所述Ti3C2 MXene通过基底材料Ti3AlC2粉经刻蚀所得，呈少层片状，作为复合材料的载体，微观形貌为片层结构，起提供少层结构的作用；
聚多巴胺为中间层材料，同时起3种作用，一是起连接Ti3C2 MXene和双金属硫化物作用，二是起防止Ti3C2 MXene氧化的作用，三是起诱导金属硫化物生长，形成类珠串结构的作用；
金属硫化物的成分为NiMoS4，形貌为类珠串结构，通过分布在Ti3C2 MXene表面上进行快速法拉第反应，起提供赝电容的作用；
上述三种成分所组成的复合材料，微观形貌具有片状结构， Ni、Mo、S和N元素均匀分布在Ti3C2 MXene片层结构上。
所述基底材料为Ti3AlC2粉、刻蚀剂为氢氟酸，所述聚多巴胺PDA的原料为多巴胺、三羟甲基氨基甲烷；所述双金属硫化物NiMoS4的原料为硝酸镍、钼酸钠、尿素、六亚甲基四胺、可溶性硫化物。
一种聚多巴胺包覆的MXene基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）Ti3C2 MXene的制备，以Ti3AlC2和氢氟酸满足一定的物质的量之比，将Ti3AlC2粉末在一定条件下置于氢氟酸溶液中进行刻蚀后，再在一定条件下洗涤、干燥，即可得到具有多层手风琴状的Ti3C2 MXene；
所述步骤1中Ti3AlC2和氢氟酸的的物质的量之比为1:134；所述步骤1刻蚀的条件为，氢氟酸溶液的质量分数为40％，刻蚀温度为25℃，刻蚀时间为24 h；所述步骤1洗涤的条件为离心洗涤，离心转速为3000转/分，离心时间为5 min，重复离心操作的次数为10-20次，直到洗涤液的pH为6-7；所述步骤1干燥的条件为冷冻干燥，干燥时间为72 h；
步骤2）f-Ti3C2-PDA的制备，以步骤1所得Ti3C2 MXene和多巴胺、三羟甲基氨基甲烷满足一定质量之比作为原料，先将Ti3C2 MXene配制为一定浓度的Ti3C2 MXene分散液，再在超声条件下得到少层状f-Ti3C2 MXene，然后在一定条件下加入多巴胺，之后在一定条件下加入三羟甲基氨基甲烷，最后经冷冻干燥即可得到f-Ti3C2-PDA；
所述步骤2中Ti3C2 MXene和多巴胺、三羟甲基氨基甲烷质量之比为1:2:100；所述步骤2中Ti3C2 MXene分散液的浓度为1.5 mg/ml，所述超声的时间为30 min；所述步骤2加入多巴胺的条件为搅拌条件，搅拌时间为1 h；所述步骤2加入三羟甲基氨基甲烷的条件为避光条件下进行搅拌，搅拌时间为24 h；
步骤3）f-Ti3C2-PDA/NiMoS4的制备，以步骤2所得f-Ti3C2-PDA和硝酸镍、钼酸铵、尿素、六亚甲基四胺、可溶性硫化物满足一定的物质的量之比作为原料，先将f-Ti3C2-PDA配制为一定浓度的f-Ti3C2-PDA分散液，再加入硝酸镍、钼酸铵、尿素、六亚甲基四胺，在一定条件下进行第一次搅拌，在一定条件下进行第一次水热反应，反应完毕后，将所得材料进行清洗、干燥后，再溶于水，然后在一定条件下进行第二次搅拌，加入可溶性硫化物，在一定条件下进行第二次水热反应，经洗涤和冷冻干燥，即可得f-Ti3C2-PDA/NiMoS4，即聚多巴胺包覆的MXene基复合材料。
所述步骤3中f-Ti3C2-PDA和硝酸镍、钼酸铵、尿素、六亚甲基四胺、可溶性硫化物满足物质的量之比为2:10:10:10:15:10；所述步骤3中f-Ti3C2-PDA分散液浓度为1.5 mg/ml；所述步骤3中第一次搅拌条件为，时间为1 h；第一次水热反应的条件为，升温速率5℃/min，保温温度为140-160℃，保温4-6 h，所述步骤3中干燥条件为，温度为60℃，时间为12 h；所述步骤3中第二次搅拌条件为，搅拌时间为30 min；第二次水热反应的条件为，升温速率5℃/min，保温温度为110-130℃，保温5-7 h；所述步骤3中冷冻干燥时间为72 h。
本发明所得的聚多巴胺包覆的MXene基复合材料有益技术效果经检测可知：
聚多巴胺包覆的MXene基复合材料经扫描电镜测试，可以看到球形连线结构，钼镍双金属硫化物较好的分布于f-Ti3C2-PDA材料表面。
聚多巴胺包覆的MXene基复合材料的电化学性能测试，检测在-0.1-0.35V范围内充放电，在放电电流密度为1 A/g时，聚多巴胺包覆的MXene基复合材料作为超级电容器正极材料比电容为1289 F/g。
因此，本发明的聚多巴胺包覆的MXene基复合材料对于现有技术，具有以下优点：
1）类珠串状四硫化钼合镍分布在f-Ti3C2-PDA表面层状结构上，聚多巴胺负载在Ti3C2 Mxene表面，有效的保护了Ti3C2 Mxene在后续反应中不被氧化并且使得四硫化钼合镍纳米颗粒较好的与Ti3C2 Mxene连接。Ti3C2 MXene片层均匀分布在整个样品当中，这也进一步证明了四硫化钼合镍纳米颗粒并没有因为磁性的性质而脱离Ti3C2 MXene片层形成大团簇；
2）四硫化钼合镍纳米颗粒均匀的包覆在f-Ti3C2-PDA材料的表面，通过本发明方法所合成的聚多巴胺包覆的MXene基复合材料在1 A/g下的比电容为1289 F/g，高于上述文献所报道的单一材料的值。
因此，本发明与现有技术相比具有更优良的电化学性能、材料稳定性能，提高了离子传输能力，在超级电容器领域具有广阔的应用前景。
附图说明：
图1为实施例1中步骤1制备的Ti3C2 MXene材料的XRD图；
图2为实施例1中步骤1制备的手风琴状Ti3C2 MXene材料扫描电镜图；
图3为实施例1中步骤2制备的f-Ti3C2 MXene材料的扫描电镜图。
图4为实施例1中步骤2制备的f-Ti3C2-PDA复合材料的扫描电镜图；
图5为实施例1中步骤3制备的f-Ti3C2-PDA/NiMoS4复合材料的XRD图；
图6为实施例1中步骤3制备的f-Ti3C2-PDA/NiMoS4复合材料的扫描电镜图；
图7为实施例1中步骤3制备的f-Ti3C2-PDA/ NiMoS4复合材料的能量色散X射线能谱（EDS）测试图。
图8为实施例1中步骤3制备的f-Ti3C2-PDA/NiMoS4复合材料的循环伏安图；
图9为实施例1中步骤3制备的f-Ti3C2-PDA/NiMoS4复合材料的充放电曲线图；
图10为实施例1中步骤3制备的f-Ti3C2-PDA/NiMoS4复合材料的循环寿命曲线图；
图11为对比例1制备的f-Ti3C2-PDA/NiS2复合材料的充放电曲线图；
图 12为对比例2制备的f-Ti3C2-PDA/MoS2复合材料的充放电曲线图；
图 13为对比例3制备的f-Ti3C2-PDA/NiMoO4复合材料的充放电曲线图。
具体实施方式
本发明通过实施例，结合说明书附图对本发明内容作进一步详细说明，但不是对本发明的限定。
实施例1
一种聚多巴胺包覆的MXene基复合材料制备方法，其制备方法包括以下步骤：
步骤1）Ti3C2 MXene的制备，按Ti3AlC2粉末与氢氟酸溶液的质量之比为1:2称取1g Ti3AlC2粉末置于20 ml质量分数为40%的氢氟酸溶液中，将溶液在搅拌温度为25℃下搅拌刻蚀24 h，之后，以3000 转/分的转速进行离心清洗操作至溶液PH值为中性，然后将产物进行冷冻干燥，即可得到手风琴状Ti3C2 Mxene；
为了证明步骤1成功刻蚀了Ti3C2 Mxene，进行了X射线衍射（XRD）测试，测试结果如图1，Ti3AlC2粉末经过氢氟酸刻蚀24 h后成功得到了Ti3C2 Mxene。其中2θ=7.8°和18.4°处分别对应的(002)和(004)晶面属于Ti3C2 MXene的衍射晶面，这说明通过刻蚀成功制备出了Ti3C2 MXene。
为了证明步骤1所得Ti3C2 MXene的微观结构为手风琴状结构，进行了扫描电子显微镜(SEM)测试，测试结果如图2所示，Ti3A1C2粉末经过氢氟酸刻蚀24 h后，经过超声所制备的Ti3C2 MXene呈手风琴状多层形貌，并且层状结构光滑。该形貌表明，氢氟酸刻蚀成功，且没有AlF3球状颗粒残留以及结构缺陷。实验结果证明成功合成了手风琴状Ti3C2 MXene。
步骤2) f-Ti3C2-PDA的制备，先将步骤1所得Ti3C2 MXene配制为浓度为1.5 mg/ml的Ti3C2 MXene分散液，再进行超声30 min，获得少层片状f-Ti3C2 Mxene，再将多巴胺与Ti3C2 Mxene以质量比1:2称取多巴胺加入到混合溶液并进行搅拌1 h，再将三羟甲基氨基甲烷与Ti3C2 Mxene以质量比1:100加入到混合溶液中并进行避光搅拌24 h后，经冷冻干燥即可得到f-Ti3C2-PDA；
为了证明步骤2中所得f-Ti3C2 MXene的微观结构为少层片状结构进行了扫描电子显微镜(SEM)测试，测试结果如图3所示，并且为了证明f-Ti3C2 MXene成功负载了PDA，进行了扫描电子显微镜(SEM)测试，测试结果如图4所示，测试结果可以看到片层f-Ti3C2 MXene表面上分布着PDA颗粒，证明f-Ti3C2 MXene上成功负载了PDA；
步骤3）f-Ti3C2-PDA/NiMoS4的制备，以步骤2所得f-Ti3C2-PDA和硝酸镍、钼酸铵、尿素和六亚甲基四胺的物质的量之比为2:10:10:10:15:10称取，先将f-Ti3C2-PDA配制成浓度为1.3 mg/ml的f-Ti3C2-PDA分散液，按比例加入硝酸镍、钼酸铵、尿素和六亚甲基四胺，之后进行第一次搅拌1 h，之后以150℃进行第一次水热反应，保温5 h，反应完毕后，将所得材料进行清洗、干燥后，再溶于水，然后将可溶性硫化物配制成浓度为0.008 g/ml的可溶性硫化物分散液加入到上述混合液中，进行第二次搅拌30 min，之后在120℃进行第二次水热反应，保温6 h，经洗涤和冷冻干燥即可得到f-Ti3C2-PDA/NiMoS4，即聚多巴胺包覆的MXene基复合材料。
为了证明步骤3所得的f-Ti3C2-PDA/NiMoS4复合材料包括Ti3C2 MXene、PDA和NiMoS4，进行了X射线衍射（XRD），测试结果如图5，其中2θ=7.8°处对应的(002)晶面属于f-Ti3C2 MXene的衍射晶面；（003）、（015）、（200）、（211）晶面属于四硫化钼合镍的衍射晶面，证明f-Ti3C2-PDA/NiMoS复合材料的成分包含Ti3C2、NiMoS4，得到f-Ti3C2-PDA/NiMoS4复合材料。
为了证明步骤3中f-Ti3C2-PDA复合材料上成功负载了NiMoS4，进行了扫描电子显微镜(SEM)测试，测试结果如图6所示，测试结果可以看到NiMoS4以类珠串结构均匀的生长在f-Ti3C2-PDA的表面上，证明f-Ti3C2-PDA复合材料上成功负载了NiMoS4，得到f-Ti3C2-PDA/NiMoS4复合材料。
为了证明聚多巴胺包覆的MXene基复合材料元素分布，进行了能量色散X射线能谱（EDS）测试，测试结果如图7所示，测试结果表明，Ni、Mo、S、O和N元素均匀分布在Ti3C2MXenes片层结构上。
聚多巴胺包覆的MXene基复合材料的电化学性能测试，具体方法为：称取0.008 gf-Ti3C2-PDA/NiMoS4复合材料、0.001 g乙炔黑和0.001 g聚四氟乙烯微粉，置于小玛瑙碾钵中，加入0.5 mL乙醇进行研磨，以10 kPa的压力将研磨后的样品与1 mm厚的泡沫镍集流体压制，在空气中、室温下干燥，裁切成2 cm X 2 cm，制得超级电容器电极并浸入6 M KOH溶液中，甘汞电极和铂电极分别作参比电极和对电极，在三电极体系下测试其比电容。检测结果如下：
聚多巴胺包覆的MXene基电极材料在不同的扫描速度下的循环伏安曲线如图8所示，各个曲线的形状相似，都存在氧化还原峰，表明在这个过程中发生了氧化还原反应，即产生了法拉第赝电容。
在-0.1-0.35 V范围内充放电，在放电电流密度为1 A/g时，聚多巴胺包覆的MXene基复合材料超级电容器电极比电容如图9所示，比电容达到1289 F/g。
为了证明聚多巴胺对f-Ti3C2 MXene的保护作用，对复合材料进行了循环稳定性测试，即聚多巴胺包覆的MXene基复合材料在1 A/g的电流密度下经过3000次循环以后的性能如图10所示，比电容性能仍可达到原来的89 %，表明聚多巴胺包覆的MXene基复合材料具有良好的循环稳定性。
为了研究负载在f-Ti3C2-PDA表面的负载物不同所产生的不同效应对少层状MXene材料电化学性能的影响，提供对比例1、对比例2和对比例3，在 f-Ti3C2-PDA表面只负载NiS2、MoS2和NiMoO4。
对比例1
一种聚多巴胺包覆的MXene基单金属硫化物复合材料的制备方法，未具体特别说明的步骤与实施例1相同，不同之处在于：所述步骤3 中不加钼酸钠，得到f-Ti3C2-PDA/NiS2复合材料。
将得到的f-Ti3C2-PDA/NiS2复合材料进行电化学性能测试。检测结果如图11所示，f-Ti3C2-PDA/NiS2复合材料在-0.1-0.35 V范围内充放电，在放电电流密度为1 A/g时， f-Ti3C2-PDA/NiS2复合材料的比电容797 F/g，是所报道的Ti3C2 MXene复合材料的8.5倍。
对比例2
一种聚多巴胺包覆的MXene基单金属硫化物复合材料的制备方法，未具体特别说明的步骤与实施例1相同，不同之处在于：所述步骤3中不加硝酸镍，得到 f-Ti3C2-PDA/MoS2复合材料。
将得到的f-Ti3C2-PDA/MoS2复合材料进行电化学性能测试。检测结果如图12所示，f-Ti3C2-PDA/MoS2复合材料在-0.1-0.35 V范围内充放电，在放电电流密度为1A/g时， f-Ti3C2-PDA/MoS2复合材料的比电容为396.2 F/g。
对比例3
一种聚多巴胺包覆的MXene基复合材料的制备方法，未具体特别说明的步骤与实施例1相同，不同之处在于：所述步骤3中省略了采用可溶性硫化物对f-Ti3C2-PDA/NiMoO4进行硫化的过程，得到f-Ti3C2-PDA/NiMoO4复合材料。
将得到的f-Ti3C2-PDA/NiMoO4复合材料进行电化学性能测试。检测结果如图13所示，在-0.1- 0.35 V范围内充放电，在放电电流密度为1 A/g时，比电容为640 F/g。
结合实施例1、对比例1、 2和3的结果可知，在 f-Ti3C2-PDA表面负载双金属硫化物时其电化学性能最为优异，因硫化物具有较短的离子扩散路径使其具有更好的材料效率，双金属硫化物还存在协同作用，并且其低电负性和高电化学活性可以有效提升超级电容器电极材料的电化学性能。

Claims (8)

1. 一种聚多巴胺包覆的MXene基复合材料，其特征在于：以Ti3C2 MXene、聚多巴胺和双金属硫化物为材料主要成分；在原位氧化聚合的条件下， 实现多巴胺在Ti3C2 MXene表面聚合，并且通过溶剂热法实现双金属硫化物在负载了聚多巴胺的Ti3C2 MXene表面生长，即可制得一种聚多巴胺包覆的MXene基复合材料；其中，所述Ti3C2 MXene通过基底材料Ti3AlC2粉经刻蚀所得，呈少层片状，作为复合材料的载体，微观形貌为片层结构，起提供少层结构的作用；
聚多巴胺为中间层材料，同时起3种作用，一是起连接Ti3C2 MXene和双金属硫化物的作用，二是起防止基底材料Ti3C2 MXene氧化的作用，三是起诱导金属硫化物生长，形成类珠串结构的作用；
金属硫化物的成分为NiMoS4，形貌为类珠串结构，通过分布在Ti3C2 MXene表面上进行快速法拉第反应，起提供赝电容的作用；
上述三种成分所组成的复合材料，微观形貌具有片状结构， Ni、Mo、S和N元素均匀分布在Ti3C2 MXene片层结构上。
2.根据权利要求1所述的聚多巴胺包覆的MXene基复合材料，其特征在于：所述基底材料为Ti3AlC2粉、刻蚀剂为氢氟酸；所述聚多巴胺PDA的原料为多巴胺、三羟甲基氨基甲烷；所述双金属硫化物NiMoS4的原料为硝酸镍、钼酸钠、尿素、六亚甲基四胺、可溶性硫化物。
3.一种聚多巴胺包覆的MXene基复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1）Ti3C2 MXene的制备，以Ti3AlC2和氢氟酸满足一定的物质的量之比，将Ti3AlC2粉末在一定条件下置于氢氟酸溶液中进行刻蚀后，再在一定条件下洗涤、干燥，即可得到具有多层手风琴状的Ti3C2 MXene；
步骤2）f-Ti3C2-PDA的制备，以步骤1所得Ti3C2 MXene和多巴胺、三羟甲基氨基甲烷满足一定质量之比作为原料，先将Ti3C2 MXene配制为一定浓度的Ti3C2 MXene分散液，再在超声条件下得到少层状f-Ti3C2 MXene，然后在一定条件下加入多巴胺，之后在一定条件下加入三羟甲基氨基甲烷，最后经冷冻干燥即可得到f-Ti3C2-PDA；
步骤3）f-Ti3C2-PDA/NiMoS4的制备，以步骤2所得f-Ti3C2-PDA和硝酸镍、钼酸铵、尿素、六亚甲基四胺、可溶性硫化物满足一定的物质的量之比作为原料，先将f-Ti3C2-PDA配制为一定浓度的f-Ti3C2-PDA分散液，再加入硝酸镍、钼酸铵、尿素、六亚甲基四胺，在一定条件下进行第一次搅拌，之后在一定条件下进行第一次水热反应，反应完毕后，将所得材料进行清洗、干燥后，再溶于水，然后在一定条件下进行第二次搅拌，加入可溶性硫化物，在一定条件下进行第二次水热反应，经洗涤和冷冻干燥，即可得f-Ti3C2-PDA/NiMoS4，即聚多巴胺包覆的MXene基复合材料。
4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1中Ti3AlC2和氢氟酸的的物质的量之比为1:134；所述步骤1刻蚀的条件为，氢氟酸溶液的质量分数为40％，刻蚀温度为25℃，刻蚀时间为24 h；所述步骤1洗涤的条件为离心洗涤，离心转速为3000转/分，离心时间为5 min，重复离心操作的次数为10-20次，直到洗涤液的pH为6-7；所述步骤1干燥的条件为冷冻干燥，干燥时间为72 h。
5. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2中Ti3C2 MXene和多巴胺、三羟甲基氨基甲烷质量之比为1:2:100；所述步骤2中Ti3C2 MXene分散液的浓度为1.5 mg/ml，所述超声的时间为30 min；所述步骤2加入多巴胺的条件为搅拌条件，搅拌时间为1 h；所述步骤2加入三羟甲基氨基甲烷的条件为避光条件下进行搅拌，搅拌时间为24 h。
6. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3中f-Ti3C2-PDA和硝酸镍、钼酸铵、尿素、六亚甲基四胺、可溶性硫化物满足物质的量之比为2:10:10:10:15:10；所述步骤3中f-Ti3C2-PDA分散液浓度为1.5 mg/ml；所述步骤3中第一次搅拌条件为，时间为1 h；第一次水热反应的条件为，升温速率5℃/min，保温温度为140-160℃，保温4-6 h，所述步骤3中干燥条件为，温度为60℃，时间为12 h；所述步骤3中第二次搅拌条件为，搅拌时间为30min；第二次水热反应的条件为，升温速率5℃/min，保温温度为110-130℃，保温5-7 h；所述步骤3中冷冻干燥时间为72 h。
7. 一种聚多巴胺包覆的MXene基复合材料作为超级电容器的应用，其特征在于：在-0.1-0.35V范围内充放电，在放电电流密度为1 A/g时，比电容为1200-1400 F/g。
8. 根据权利要求4所述的聚多巴胺包覆的MXene基复合材料作为超级电容器的应用，其特征在于：在1 A/g的电流密度下经过3000次循环以后比电容性能仍可达到原来的88-90%。
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