CN113423255A - 核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂及其制备方法 - Google Patents

核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂及其制备方法，该核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂以均匀包裹有磁性金属颗粒Ti4O7作为基体，通过与磁性金属复合克服了单一Ti4O7物质具有低磁导率的缺陷，进而提高了Ti4O7材料的电磁波吸收能力。制备中，通过简单清洁的水热反应制备TiO2前驱体，再经过高温热处理获得Ti4O7颗粒，最后经过水热法负载磁性金属粒子，获得了具有核壳结构的Ti4O7/磁性金属复合吸收剂。本发明首次将Ti4O7应用于吸波材料领域，通过负载磁性金属粒子提高Ti4O7/磁性金属复合吸收剂的磁性能，能够有效地改善核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂的电磁波吸收特性，作为电磁波吸收材料广泛应用于电磁防护以及微波隐身领域。

Description

核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂及其制备方法
技术领域
本发明属于电磁波吸收材料技术领域，具体涉及一种核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂及其制备方法和应用。
背景技术
当今，由于电磁波污染的加剧和军事需求，微波吸收器的开发引起了巨大的关注。通常，吸波剂可分为两种：磁性吸收剂和介电吸收剂。目前，正在研究的具有高介电常数的复合吸收剂主要是碳基材料，包括炭黑、碳纤维、碳纳米管和石墨烯等被用作填充到聚合物基体中的介电吸收剂，但是，它们易被氧化且易团聚，限制了它们在高温下作为理想吸收剂的广泛应用。因此，选择一种具有良好吸收能力和高耐热性的介电吸收剂非常重要。
在所有合适的候选材料中，一种称为“Magnéli相钛氧化物”的高介电常数的Ti4O7陶瓷颗粒因其具有窄的带隙和高电导率而在许多应用中广受欢迎。Magnéli相的钛氧化物含有不同的化合物，其通式为TinO2n-1(4≤n≤10)，一般可以通过在惰性气体中进行热处理获得。在TinO2n-1中，每n层都有一个缺氧现象，这种特殊的结构导致这些材料表现出高电导率，该电导率随‘n’值的变化而变化。Ti4O7的电导率约为1035S/cm，根据自由电子理论：ε”＝δ/2πε0f，其中，δ，f和ε0分别是真空中的电导率，频率和介电常数。众所周知，Ti4O7的高电导率有助于形成较高的ε”值，表明其具有较大的能量损耗，因此，Ti4O7纳米颗粒是介电过滤器和微波吸收器的良好潜在候选者。然而，Ti4O7目前主要应用于电池，电冶金，电镀，环保和水处理和阴极保护等电化学领域，关于Ti4O7的介电性能和电磁波吸收性能很少报道。此外，根据电磁理论，电导率太高也不利于制备吸波材料，这是因为优异的电磁波吸收材料的设计需要两个重要条件：阻抗匹配特性和衰减特性。复合吸收剂的高电导率会降低阻抗匹配度，因此更多的入射波将被反射，无法被复合吸收剂吸收。
解决此问题的有效策略是用磁性金属颗粒包覆Ti4O7以形成核/壳结构，一方面，磁性金属Co、Ni、Fe具有较大的饱和磁化强度以及较高的Snoek极限，其共振频率在GHz频段内，远超越Fe氧体类，此外，磁性金属也是一种双重损耗机制的吸波材料；另一方面，在核-壳结构复合吸收剂中，介电或导电材料作为核会引起电介质损耗，而磁性金属作为壳引起磁损耗。磁损耗与介电损耗、界面极化之间的协同效应有利于增强微波吸收能力。
综上所述，高介电性能的Ti4O7陶瓷颗粒与单一磁性物质Ni、Co、Fe或其二者的混合物的复合后，可以有效地提高材料阻抗匹配性和多重损耗机制，进而获得吸波性能优异的Ti4O7/磁性金属复合吸收剂。
在“Mingyang Xing,Wenzhang Fang,Muhammad Nasir,Yunfei Ma,JinlongZhang,Masakazu Anpo.Self-doped Ti3+-enhanced TiO2 nanoparticles with a high-performance photocatalysis”(Journal of Catalysis,2013,297,236-243)中公开了一种Ti3+自掺杂TiO2颗粒的制备方法及其光催化领域的应用。并具体公开了如下技术特征：将35.0mL钛酸四丁酯，2.0mL H2O和0.5mL HNO3的混合物命名为溶液A，将8.0mL钛酸四丁酯和32.0mL无水乙醇的混合物命名为溶液B。剧烈搅拌，并将该混合物连续搅拌30分钟。向该混合物中分别添加0.06g、0.13g、0.25g、0.38g和0.50g的NaBH4，并立即转移到100mL衬有特氟龙的不锈钢高压釜中，在453K下保持12h。在该溶剂热处理之后，将沉淀物用水和无水乙醇洗涤，干燥并研磨以获得纳米颗粒。但该文献中提出的制备方法中，存在硼氢化钠易制爆的危害，具有安全隐患；且单一Ti4O7具有低介电损耗和磁损耗能力，吸波能力受限。
在“Yuchang Qing,Yang Li,Wei Li and Haoyang Yao.Ti3+self-doped darkTiO2nanoparticles with tunable and unique dielectric properties forelectromagnetic applications.”(Journal of Materials Chemistry C,2021,9,1205-1214)中公开了一种Ti3+自掺杂黑色TiO2颗粒的制备方法及其电磁波吸收领域的应用。并具体公开了如下技术特征：将一定含量的TiCl3和TiF4颗粒添加到100mL无水乙醇中，并在室温下连续搅拌直至溶液变成粉红色。随后，将所得溶液转移至聚四氟乙烯高压釜中，并在180℃下保温12h。然后用去离子水和无水乙醇离心收集沉淀物。最后，将沉淀物在60℃真空烘箱中干燥，最后将干燥的粉体在850℃下以纯氢气流量(99.99％)以200mL min-1的速率保温2h，得到Ti3+自掺杂黑色TiO2颗粒。所述TiO2颗粒为单一物质，具有低介电损耗和磁损耗能力，不利于电磁波的耗散。
张盼盼，张辉在“一种Ti4O7/Sn5O6复合材料的制备方法”(2017,201710030299.9)中公开了一种制备Ti4O7/Sn5O6复合材料的方法。并具体公开了如下技术特征：(1)将SnCl4·5H2O溶于去离子水中，搅拌均匀，得SnCl4溶液；(2)将Ti4O7粉末分散在冰醋酸中，磁力搅拌，得到Ti4O7分散液；(3)在磁力搅拌下，将SnCl4溶液加入到Ti4O7分散液中，搅拌均匀，得混合液；(4)将所得混合液进行水热反应，反应温度为170～190℃，反应时间为16～32h；(5)待反应结束后取出产物，并用乙醇洗涤，然后真空干燥，干燥温度为60～90℃，干燥时间为4～8h，得到Ti4O7/Sn5O6复合材料。该Ti4O7/Sn5O6复合材料物质具有优异的可见近红外波段光吸收性能，但只适用于光催化、太阳能电池等领域，不利于电磁波吸收性能的研究。
发明内容
为克服现有技术中存在的低介电损耗和低磁损耗的单一Ti4O7物质的不足，本发明提出了一种核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂及其制备方法。
本发明提出的核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂以Ti4O7作为基体，在该基体上均匀包裹有磁性金属颗粒得到。所述基体的含量为99～60wt.％，所述磁性金属颗粒的含量为1～40wt.％；所述百分比之和为百分之百。
所述磁性金属是Ni、Co、Fe的一种或两种的混合物。
所述基体的粒径为5～10μm。各所述磁性金属颗粒的粒径为50～500nm。
所述复合吸收剂由所述一种磁性金属颗粒或两种磁性金属的混合颗粒均匀包裹在Ti4O7周围而形成的核壳结构。当采用一种磁性金属颗粒时，该磁性金属颗粒呈毛刺状；当采用两种磁性金属的混合颗粒时，各磁性金属颗粒呈光滑的球状。
本发明提出的制备所述核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂的具体过程是：
步骤1，制备TiO2前驱体；
所述制备TiO2前驱体时，将1mL异丙醇钛、40～60mL无水乙醇和10～20mL冰醋酸在60～100℃下搅拌1h，滴加盐酸HCl将溶液pH值调至1～3。将溶液转移至聚四氟乙烯反应釜。将反应釜转移至干燥箱中，以5～10°/min的升温速率升温至160～200℃；保温4～8h，得到TiO2前驱体。
步骤2，制备Ti4O7颗粒。
制备所述Ti4O7颗粒时，将得到的TiO2前驱体置于管式炉中，通入氢气作为保护气体。以5°/min的升温速率升温至1000℃，保温2h。保温结束后，随炉冷却。得到Ti4O7颗粒。
步骤3，制备金属盐混合溶液：
所述金属盐混合溶液包括Ti4O7/单一磁性金属盐混合溶液或Ti4O7/两种磁性金属盐混合溶液。
Ⅰ制备Ti4O7/单一磁性金属盐混合溶液：
将得到的Ti4O7颗粒、水溶性金属盐、水合肼分散于水中，搅拌均匀，得到Ti4O7/单一磁性金属盐混合溶液。其中，Ti4O7∶水溶性金属盐∶水合肼∶水＝1mmol∶1～3mmol∶4～8mL∶40～80mL。
所述水溶性金属盐为Ni盐或Co盐或Fe盐；所述制备的Ti4O7/单一磁性金属盐混合溶液中分为Ti4O7/Ni盐混合溶液、Ti4O7/Co盐混合溶液和Ti4O7/Fe盐混合溶液。
在制备Ti4O7/单一磁性金属盐混合溶液时，当采用Ni盐时，将所述Ti4O7颗粒、Ni盐、水合肼分散于水中，搅拌均匀；得到Ti4O7/Ni盐混合溶液。
当采用Co盐时，将所述Ti4O7颗粒、Co盐、水合肼分散于水中，搅拌均匀；得到Ti4O7/Co盐混合溶液。
当采用Fe盐时，将所述Ti4O7颗粒、Fe盐、水合肼分散于水中，搅拌均匀；得到Ti4O7/Fe盐混合溶液。
Ⅱ制备Ti4O7/两种磁性金属盐混合溶液：
将得到的Ti4O7颗粒、两种金属盐的混合液和水合肼分散于水中，搅拌均匀，得到Ti4O7/两种磁性金属盐混合溶液。
其中，Ti4O7∶两种金属盐的混合液∶水合肼∶水＝1mmol∶1～3mmol∶4～8mL∶40～80mL。
所述两种金属盐的混合液分为CoNi盐混合液或CoFe盐混合液或NiFe盐混合液。
在制备Ti4O7/两种磁性金属盐混合物复合材料时：
所述CoNi盐混合液是将单一磁性Co盐与单一磁性Ni盐按1：1的质量比混合均匀得到。
所述CoFe盐混合液是将单一磁性Co盐与单一磁性Fe盐按1：1的质量比混合均匀得到。
所述NiFe盐混合液是将单一磁性Ni盐与单一磁性Fe盐按1：1的质量比混合均匀得到。
步骤4、制备金属复合材料：
所述金属复合材料包括Ti4O7/单一磁性金属复合材料和Ti4O7/两种磁性金属复合材料。
Ⅰ制备Ti4O7/单一磁性金属盐混合物复合材料。
将步骤3中得到的Ti4O7/单一磁性金属盐混合溶液转移至高压反应釜中。将高压反应釜置于干燥箱中，以5～10°/min的升温速率升温至150～180℃并保温14～18h，对置于高压反应釜中的Ti4O7/Ni盐混合溶液进行反应。保温结束后随炉冷却至室温。
取出反应后溶液的沉淀物，清洗、干燥，获得核壳结构Ti4O7/单一磁性金属复合吸收剂。
Ⅱ制备Ti4O7/两种磁性金属盐混合物复合材料。
将得到的所述Ti4O7/两种磁性金属盐混合溶液转移至高压反应釜中。将高压反应釜置于干燥箱中，以5～10°/min的升温速率升温至150～180℃并保温14～18h，对置于高压反应釜中的Ti4O7/Ni盐混合溶液进行反应。保温结束后随炉冷却至室温。
取出反应后溶液的沉淀物，清洗、干燥，获得核壳结构Ti4O7/两种磁性金属复合吸收剂。
至此，完成核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂的制备。
所述的核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂作为电磁波吸收材料的应用。
本发明采用惰性气氛还原法制备Ti4O7物质，避免了现有技术选用硼氢化钠易制爆的问题。本发明的有益效果为：
1、本发明制备Ti4O7/磁性金属复合吸收剂，与现有技术中的制备一种Ti3+自掺杂TiO2颗粒的方法相比较，本发明采用惰性气氛还原法制备Ti4O7物质，具有清洁无污染的优点；同时，本发明通过与磁性金属复合克服了单一Ti4O7物质具有低磁导率的缺陷，进而提高了Ti4O7材料的电磁波吸收能力。
2、本发明首先通过简单清洁的水热反应制备TiO2前驱体，再经过高温热处理获得Ti4O7颗粒，最后经过水热法负载磁性金属粒子，获得了具有核壳结构的Ti4O7/磁性金属复合吸收剂。在图2中，该Ti4O7/单一磁性金属复合吸收剂由毛刺状的Ni颗粒均匀包裹在多面体Ti4O7周围，其中，Ti4O7尺寸大小在7-10μm之间、Ni粒子的尺寸大小为200nm，形成致密的核壳结构；此外，图5中可以看出，该Ti4O7/两种磁性金属复合吸收剂是由球形的CoNi颗粒均匀包裹在多面体Ti4O7周围，其中，Ti4O7尺寸大小在7-10μm之间、CoNi粒子的尺寸大小为200nm，形成致密的核壳结构。
3、所述Ti4O7具有较高的电导率而广泛应用于电化学领域，但是，被科研工作者忽视了其在电磁波吸收领域的研究。本发明首次将具有Ti4O7应用于吸波材料领域，这是因为高电导率有助于形成较高的介电常数虚部值，表明其具有较大的介电损耗，是微波吸收材料的良好候选者。然而，电导率过高会降低材料的阻抗匹配，使得更多的入射电磁波被反射，降低了材料的吸波能力。本发明通过负载磁性金属粒子提高Ti4O7/磁性金属复合吸收剂的磁性能，图7中可以看出，纯样品的最大磁饱和强度值为0.03emu/g，1mmol Ti4O7/单一磁性金属Ni复合样品的最大磁饱和强度值为19.58emu/g，1mmol Ti4O7/两种磁性金属CoNi复合样品的最大磁饱和强度值为34.96emu/g。Ti4O7和磁性材料的结合可以有效地改善核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂的电磁波吸收特性，可作为电磁波吸收材料广泛应用于相应的电磁防护以及微波隐身领域。
在图3中，当吸波层厚度为1.9mm时，最小反射损耗为-37.4dB，对应的有效吸波频宽达3.2GHz：9.0-12.2GHz。通常认为RL＝-10dB是衡量吸波材料性能的分界点，因为-10dB代表了90％电磁波的吸收，吸波材料在RL<-10dB的频段代表着有效吸波频段。此外，图6中可以看出，当吸波层厚度为2.5mm时，最小反射损耗为-43.6dB，对应的有效吸波频宽达4.72GHz：11.04-14.24GHz和15.28-16.80GHz。
实验验证表明，Ti4O7/磁性金属复合材料具有优异的微波吸收能力。这是因为在Magnéli相Ti4O7颗粒中存在的氧缺陷形成电子通道，独特的晶体结构将使Ti4O7晶粒保持最佳的导电性，可以引起介电损耗消耗电磁波；同时，磁性金属纳米粒子可以像电磁场中的电偶极子一样反复极化，并通过阻尼振动消耗电磁能，诱导的量子尺寸效应可能导致电子能分裂形成新的能带间隙，进而促进微波能量的吸收。介电损耗和磁损耗之间的协同效应有助于产生良好的阻抗匹配，促使更多的电磁波进入吸收剂的内部并尽可能地将其消散。此外，特殊的核壳结构会产生界面极化效应，并且电磁波的传输路径延长会引起电磁波的多重反射和散射，进一步耗散电磁波。
附图说明
图1为1mmol Ti4O7/单一磁性金属Ni复合样品的X射线衍射图谱。图中：1是Ni样品的X射线衍射图；2表示Ti4O7/单一磁性金属Ni复合样品的X射线衍射图；3是金属Ni在衍射角为44.5°对应的衍射峰；4是金属Ni在衍射角为51.8°对应的衍射峰；5是金属Ni在衍射角为76.4°对应的衍射峰。
图2为1mmol Ti4O7/单一磁性金属Ni复合样品的扫描电镜照片。
图3为吸波层厚度在1.9mm下40wt.％Ti4O7/单一磁性金属Ni复合材料的反射损耗示意图。
图4为Ti4O7/两种磁性金属CoNi复合样品的XRD图谱。图中：6是Co元素对应的PDF#15-0806卡片的衍射峰；7是Ni物质对应的PDF#04-0850卡片的衍射峰；8是Ti4O7/两种磁性金属CoNi复合样品的X射线衍射图；9是CoNi在衍射角为44.22°-44.51°对应的衍射峰；10是CoNi在衍射角为51.52°-51.85°对应的衍射峰；11是CoNi在衍射角为75.85°-76.37°对应的衍射峰。
图5为Ti4O7/两种磁性金属CoNi复合样品的扫描电镜照片。
图6为吸波层厚度在2.5mm下40wt.％Ti4O7/两种磁性金属CoNi复合材料的反射损耗示意图。
图7为纯Ti4O7、Ti4O7/Ni和Ti4O7/CoNi样品的磁滞回线图。图中：12是纯Ti4O7样品的磁饱和强度值；13是Ti4O7/单一磁性金属Ni复合样品的磁饱和强度值；14是Ti4O7/两种磁性金属CoNi复合材料的磁饱和强度值。
图8为本发明的流程图。
具体实施方式
本发明中所用的材料如无特殊说明，均购自常规化学试剂公司和原料供应商。
本发明是一种核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂，以Ti4O7作为基体，在该基体上均匀包裹有磁性金属颗粒得到。所述基体的含量为99～60wt.％，所述磁性金属颗粒的含量为1～40wt.％；所述百分比之和为百分之百。
所述磁性金属是Ni、Co、Fe的一种或两种的混合物。
所述复合吸收剂由所述一种磁性金属颗粒或两种磁性金属的混合颗粒均匀包裹在Ti4O7周围而形成的核壳结构。当采用一种磁性金属颗粒时，该磁性金属颗粒呈毛刺状；当采用两种磁性金属的混合颗粒时，各磁性金属颗粒呈光滑的球状。
所述基体的粒径为5～10μm。各所述磁性金属颗粒的粒径为50～500nm。
本发明将通过13个实施例具体说明其技术方案。
本发明中各实施例的组分见表1：
Figure BDA0003108679500000071
Figure BDA0003108679500000081
一种制备所述核壳结构Ti4O7/Ni复合吸收剂的方法，包括以下步骤：
步骤1、制备TiO2前驱体。
将1mL异丙醇钛，40～60mL无水乙醇，10～20mL冰醋酸在60-100℃下搅拌1h，滴加盐酸HCl将溶液pH值调至1～3。将溶液转移至聚四氟乙烯反应釜。将反应釜转移至干燥箱中，以5～10°/min的升温速率升温至160～200℃；保温4～8h，得到TiO2前驱体。
步骤2、制备Ti4O7颗粒。
将得到的TiO2前驱体置于管式炉中，通入氢气作为保护气体。以5°/min的升温速率升温至1000℃，保温2h。保温结束后，随炉冷却。得到Ti4O7颗粒。
步骤3、制备金属盐混合溶液。
所述金属盐混合溶液包括Ti4O7/单一磁性金属盐混合溶液和Ti4O7/两种磁性金属盐混合溶液。
Ⅰ制备Ti4O7/单一磁性金属盐混合溶液：
将得到的Ti4O7颗粒、水溶性金属盐、水合肼分散于水中，搅拌均匀，得到Ti4O7/单一磁性金属盐混合溶液。其中，Ti4O7∶水溶性金属盐∶水合肼∶水＝1mmol∶1～3mmol∶4～8mL∶40～80mL。
所述水溶性金属盐为Ni盐或Co盐或Fe盐；所述制备的Ti4O7/单一磁性金属盐混合溶液中分为Ti4O7/Ni盐混合溶液、Ti4O7/Co盐混合溶液和Ti4O7/Fe盐混合溶液。
当采用Ni盐时，将所述Ti4O7颗粒、Ni盐、水合肼分散于水中，搅拌均匀；得到Ti4O7/Ni盐混合溶液。
当采用Co盐时，将所述Ti4O7颗粒、Co盐、水合肼分散于水中，搅拌均匀；得到Ti4O7/Co盐混合溶液。
当采用Fe盐时，将所述Ti4O7颗粒、Fe盐、水合肼分散于水中，搅拌均匀；得到Ti4O7/Fe盐混合溶液。
本发明中各实施例制备Ti4O7/单一磁性金属盐混合溶液：
Figure BDA0003108679500000091
Ⅱ制备Ti4O7/两种磁性金属盐混合溶液：
将得到的Ti4O7颗粒、两种金属盐的混合液和水合肼分散于水中，搅拌均匀，得到Ti4O7/两种磁性金属盐混合溶液。
其中，Ti4O7∶两种金属盐的混合液∶水合肼∶水＝1mmol∶1～3mmol∶4～8mL∶40～80mL。
所述两种金属盐的混合液分为CoNi盐混合液或CoFe盐混合液或NiFe盐混合液。
所述CoNi盐混合液是将单一磁性Co盐与单一磁性Ni盐按1：1的质量比混合均匀得到。
所述CoFe盐混合液是将单一磁性Co盐与单一磁性Fe盐按1：1的质量比混合均匀得到。
所述NiFe盐混合液是将单一磁性Ni盐与单一磁性Fe盐按1：1的质量比混合均匀得到。
本发明中各实施例制备Ti4O7/两种磁性金属盐混合溶液：
Figure BDA0003108679500000092
Figure BDA0003108679500000101
步骤4、制备金属复合材料：
所述金属复合材料包括Ti4O7/单一磁性金属复合材料和Ti4O7/两种磁性金属复合材料。
Ⅰ制备Ti4O7/单一磁性金属盐混合物复合材料。
将步骤3中得到的Ti4O7/单一磁性金属盐混合溶液转移至高压反应釜中。将高压反应釜置于干燥箱中，以5～10°/min的升温速率升温至150～180℃并保温14～18h，对置于高压反应釜中的Ti4O7/Ni盐混合溶液进行反应。保温结束后随炉冷却至室温。
取出反应后溶液的沉淀物，清洗、干燥，获得核壳结构Ti4O7/单一磁性金属复合吸收剂。
Ⅱ制备Ti4O7/两种磁性金属盐混合物复合材料。
将得到的所述Ti4O7/两种磁性金属盐混合溶液转移至高压反应釜中。将高压反应釜置于干燥箱中，以5～10°/min的升温速率升温至150～180℃并保温14～18h，对置于高压反应釜中的Ti4O7/Ni盐混合溶液进行反应。保温结束后随炉冷却至室温。
取出反应后溶液的沉淀物，清洗、干燥，获得核壳结构Ti4O7/两种磁性金属复合吸收剂。
至此，完成核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂的制备。

Claims (8)

1.一种核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂，其特征在于，以Ti4O7作为基体，在该基体上均匀包裹有磁性金属颗粒得到；所述基体的含量为99～60wt.％，所述磁性金属颗粒的含量为1～40wt.％；所述百分比之和为百分之百；
所述磁性金属是Ni、Co、Fe的一种或两种的混合物。
2.如权利要求1所述核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂，其特征在于，所述复合吸收剂由所述一种磁性金属颗粒或两种磁性金属的混合颗粒均匀包裹在Ti4O7周围而形成的核壳结构；当采用一种磁性金属颗粒时，该磁性金属颗粒呈毛刺状；当采用两种磁性金属的混合颗粒时，各磁性金属颗粒呈光滑的球状。
3.如权利要求1所述核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂，其特征在于，所述基体的粒径为5～10μm；各所述磁性金属颗粒的粒径为50～500nm。
4.一种制备权利要求1所述核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂的方法，其特征在于，具体过程是：
步骤1，制备TiO2前驱体；
步骤2，制备Ti4O7颗粒；
步骤3，制备金属盐混合溶液：
所述金属盐混合溶液包括Ti4O7/单一磁性金属盐混合溶液或Ti4O7/两种磁性金属盐混合溶液；
Ⅰ制备Ti4O7/单一磁性金属盐混合溶液：
将得到的Ti4O7颗粒、水溶性金属盐、水合肼分散于水中，搅拌均匀，得到Ti4O7/单一磁性金属盐混合溶液；其中，Ti4O7∶水溶性金属盐∶水合肼∶水＝1mmol∶1～3mmol∶4～8mL∶40～80mL；
所述水溶性金属盐为Ni盐或Co盐或Fe盐；所述制备的Ti4O7/单一磁性金属盐混合溶液中分为Ti4O7/Ni盐混合溶液、Ti4O7/Co盐混合溶液和Ti4O7/Fe盐混合溶液；
Ⅱ制备Ti4O7/两种磁性金属盐混合溶液：
将得到的Ti4O7颗粒、两种金属盐的混合液和水合肼分散于水中，搅拌均匀，得到Ti4O7/两种磁性金属盐混合溶液；
其中，Ti4O7∶两种金属盐的混合液∶水合肼∶水＝1mmol∶1～3mmol∶4～8mL∶40～80mL；
所述两种金属盐的混合液分为CoNi盐混合液或CoFe盐混合液或NiFe盐混合液；步骤4，制备金属复合材料：
所述金属复合材料包括Ti4O7/单一磁性金属复合材料和Ti4O7/两种磁性金属复合材料；
Ⅰ制备Ti4O7/单一磁性金属盐混合物复合材料；
将步骤3中得到的Ti4O7/单一磁性金属盐混合溶液转移至高压反应釜中；将高压反应釜置于干燥箱中，以5～10°/min的升温速率升温至150～180℃并保温14～18h，对置于高压反应釜中的Ti4O7/Ni盐混合溶液进行反应；保温结束后随炉冷却至室温；取出反应后溶液的沉淀物，清洗、干燥，获得核壳结构Ti4O7/单一磁性金属复合吸收剂；
Ⅱ制备Ti4O7/两种磁性金属盐混合物复合材料；
将得到的所述Ti4O7/两种磁性金属盐混合溶液转移至高压反应釜中；将高压反应釜置于干燥箱中，以5～10°/min的升温速率升温至150～180℃并保温14～18h，对置于高压反应釜中的Ti4O7/Ni盐混合溶液进行反应；保温结束后随炉冷却至室温；
取出反应后溶液的沉淀物，清洗、干燥，获得核壳结构Ti4O7/两种磁性金属复合吸收剂；
至此，完成核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂的制备。
5.如权利要求4所述制备核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂的方法，其特征在于，所述制备TiO2前驱体时，将1mL异丙醇钛，40～60mL无水乙醇，10～20mL冰醋酸在60～00℃下搅拌1h，滴加盐酸HCl将溶液pH值调至1～3；将溶液转移至聚四氟乙烯反应釜；将反应釜转移至干燥箱中，以5～10°/min的升温速率升温至160～200℃；保温4～8h，得到TiO2前驱体。
6.如权利要求4所述制备核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂的方法，其特征在于，制备所述Ti4O7颗粒时，将得到的TiO2前驱体置于管式炉中，通入氢气作为保护气体；以5°/min的升温速率升温至1000℃，保温2h；保温结束后，随炉冷却；得到Ti4O7颗粒；
制备所述Ti4O7颗粒时，将得到的TiO2前驱体置于管式炉中，通入氢气作为保护气体；以5°/min的升温速率升温至850～1150℃，保温2～6h；保温结束后，随炉冷却；得到Ti4O7颗粒。
7.如权利要求4所述制备核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂的方法，其特征在于，制备Ti4O7/单一磁性金属盐混合溶液时，当采用Ni盐时，将所述Ti4O7颗粒、Ni盐、水合肼分散于水中，搅拌均匀；得到Ti4O7/Ni盐混合溶液；
当采用Co盐时，将所述Ti4O7颗粒、Co盐、水合肼分散于水中，搅拌均匀；得到Ti4O7/Co盐混合溶液；
当采用Fe盐时，将所述Ti4O7颗粒、Fe盐、水合肼分散于水中，搅拌均匀；得到Ti4O7/Fe盐混合溶液。
8.如权利要求4所述制备核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂的方法，其特征在于，制备Ti4O7/两种磁性金属盐混合物复合材料时：
所述CoNi盐混合液是将单一磁性Co盐与单一磁性Ni盐按1：1的质量比混合均匀得到；
所述CoFe盐混合液是将单一磁性Co盐与单一磁性Fe盐按1：1的质量比混合均匀得到；
所述NiFe盐混合液是将单一磁性Ni盐与单一磁性Fe盐按1：1的质量比混合均匀得到。
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