碳纳米管的制备方法
阅读说明：本技术 碳纳米管的制备方法 (Method for preparing carbon nano tube ) 是由 马伟斌 张权 杨锦 张洋岳 于 2021-04-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及碳纳米管制备技术领域,公开一种碳纳米管的制备方法,该制备方法包括以下步骤：将催化剂前体Fe-(3)O-(4)@NiFe-LDH、Fe-(3)O-(4)@CoFe-LDH或Fe-(3)O-(4)@CoFeNi-LDH置于真空管式炉中,在还原气氛下进行还原,得到催化剂；通入碳源气体和氢气进行裂解反应,得到含有碳纳米管的固体物料；将固体物料进行一次酸洗等多步处理,将一次分离液体、二次分离液体、三次分离液体和四次分离液体混合,并进行三次超声分散,然后离心分离,得到五次分离液体和五次分离固体；将五次分离液体在超声振荡下微孔过滤,过滤得到的固体与五次分离固体混合,得到碳纳米管。该制备方法制得的碳纳米管产率高、纯度高。(The invention relates to the technical field of carbon nanotube preparation, and discloses a preparation method of a carbon nanotube, which comprises the following steps: the catalyst precursor Fe 3 O 4 @NiFe‑LDH、Fe 3 O 4 @ CoFe-LDH or Fe 3 O 4 The @ CoFeNi-LDH is placed in a vacuum tube furnace and is reduced in a reducing atmosphere to obtain a catalyst; introducing carbon source gas and hydrogen gas to carry out cracking reaction to obtain a solid material containing carbon nano tubes; carrying out multi-step treatment such as primary acid washing on the solid material, mixing the primary separation liquid, the secondary separation liquid, the tertiary separation liquid and the quaternary separation liquid, carrying out tertiary ultrasonic dispersion, and then carrying out centrifugal separation to obtain the quintic separation liquid and the quintic separation solid; and (4) performing microporous filtration on the five times of separated liquid under ultrasonic oscillation, and mixing the solid obtained by filtration with the five times of separated solid to obtain the carbon nano tube. The carbon nano tube prepared by the preparation method has high yield and high purity.)
技术领域
本发明属于碳纳米管制备技术领域，特别涉及一种碳纳米管的制备方法。
背景技术
碳纳米管(CNT)是由碳元素构成的一个中空管状结构，又名巴基管，是一种具有特殊结构(直径在几纳米至几十纳米之间、长度可达数微米、管子两端基本上都封口)的一维量子材料。
碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多优异的力学、电学和化学性能：1)力学性能：碳纳米管的抗拉强度达到50～200GPa，是钢的100倍，密度却只有钢的1/6，硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性，可拉伸，长径比一般在1000∶1以上，是理想的高强度纤维材料；2)电学性能：由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能；3)热学性能：碳纳米管具有非常大的长径比，因而其沿着长度方向的热交换性能很高，通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料，另外，碳纳米管有着较高的热导率，可大大改善复合材料的热导率。除此之外碳纳米管还具有光学和储氢等其他良好的性能，正是这些优良的性能使得碳纳米管被认为是理想的聚合物复合材料的增强材料。
鉴于碳纳米管具有优异的物理化学和机械性能，其巨大的潜在应用价值得到了广泛的关注。碳纳米管应用研究主要集中在复合材料、氢气存储、电子器件、电池、超级电容器、场发射显示器、量子导线模板电子枪及传感器和显微镜探头等领域。
碳纳米管的制备方法包括：电弧法、化学气相沉积法(CVD)、催化热分解法、水热法等，其中CVD法具有成本低廉、操作方便等优点，已被广泛应用于CNT的制备。制备CNT过程中，选用性能较优的催化剂，可以提高碳纳米管的产率。
发明内容
针对现有技术存在的上述情况，本发明的目的是提供一种碳纳米管的制备方法，通过选用磁性材料Fe3O4与水滑石相结合制得的催化剂，可提高碳纳米管的产率，而且便于碳纳米管纯化过程中的固液分离。
为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现的：
本发明的第一方面提供一种碳纳米管的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1)将催化剂前体Fe3O4@NiFe-LDH、Fe3O4@CoFe-LDH或 Fe3O4@CoFeNi-LDH置于真空管式炉中，在还原气氛下进行还原，得到催化剂；
2)在500-800℃的温度下，通入碳源气体和氢气进行裂解反应，得到含有碳纳米管的固体物料；
3)将步骤2)得到的固体物料进行一次酸洗，然后永磁铁分离，得到一次分离液体和一次分离固体；
4)将一次分离固体进行一次超声分散，然后永磁铁分离，得到二次分离液体和二次分离固体；
5)将所述二次分离固体进行二次酸洗，然后永磁铁分离，得到三次分离液体和三次分离固体；
6)将三次分离固体进行二次超声分散，然后永磁铁分离，得到四次分离液体和四次分离固体；
7)将一次分离液体、二次分离液体、三次分离液体和四次分离液体混合，并进行三次超声分散，然后离心分离，得到五次分离液体和五次分离固体；
8)将五次分离液体在超声振荡下微孔过滤，过滤得到的固体与五次分离固体混合，得到碳纳米管。
本发明中，催化剂前体Fe3O4@NiFe-LDH的制备包括：制备Fe3O4磁核；将Fe3O4磁核分散于甲醇中，所述Fe3O4的质量与甲醇的体积之比为2.5-5g∶1L，在搅拌下，向其中同时滴加盐溶液和碱溶液，盐溶液为硝酸镍和硝酸铁的混合溶液，硝酸镍和硝酸铁的摩尔比为1-3∶1，盐溶液的溶剂为甲醇与水的混合溶剂，甲醇与水的体积比为1∶ 19，盐溶液中的阳离子总浓度为0.1mol/L，碱溶液为氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液，碱溶液中氢氧化钠的浓度为0.1mol/L、碳酸钠的浓度为0.2mol/L，Fe3O4与硝酸镍的摩尔比为1∶5，滴加过程中，控制温度为60℃、pH值为8-9，盐溶液滴加完成后，继续晶化36h，采用永磁铁进行分离，然后用脱CO2去离子水洗涤三次，洗涤过程中采用永磁铁分离，得到的固体于65℃干燥24小时，得到Fe3O4@NiFe-LDH。
根据本发明，催化剂前体Fe3O4@CoFe-LDH的制备包括：制备 Fe3O4磁核；将Fe3O4磁核分散于甲醇中，所述Fe3O4的质量与甲醇的体积之比为2.5-5g∶1L，在搅拌下，向其中同时滴加盐溶液和碱溶液，盐溶液为硝酸钴和硝酸铁的混合溶液，硝酸钴和硝酸铁的摩尔比为2-5∶1，盐溶液的溶剂为甲醇与水的混合溶剂，甲醇与水的体积比为 1∶19，盐溶液中的阳离子总浓度为0.1mol/L，碱溶液为氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液，碱溶液中氢氧化钠的浓度为0.1mol/L、碳酸钠的浓度为0.2mol/L，Fe3O4与钴盐的摩尔比为1∶5，滴加过程中，控制温度为70℃、pH值为8-8.5，盐溶液滴加完成后，继续晶化36h，采用永磁铁进行分离，然后用脱CO2去离子水洗涤三次，洗涤过程中采用永磁铁分离，得到的固体于65℃干燥24小时，得到Fe3O4@CoFe-LDH。
本发明中，催化剂前体Fe3O4@CoFeNi-LDH的制备包括：制备 Fe3O4磁核；将Fe3O4磁核分散于甲醇中，所述Fe3O4的质量与甲醇的体积之比为2.5-5g∶1L，在搅拌下，向其中同时滴加盐溶液和碱溶液，盐溶液为硝酸钴、硝酸镍和硝酸铁的混合溶液，硝酸钴、硝酸铁与硝酸镍的摩尔比为6∶3∶1，盐溶液的溶剂为甲醇与水的混合溶剂，甲醇与水的体积比为1∶19，盐溶液中的阳离子总浓度为0.1mol/L，碱溶液为氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液，碱溶液中氢氧化钠的浓度为 0.1mol/L、碳酸钠的浓度为0.2mol/L；Fe3O4与钴盐和镍盐总量的摩尔比为1∶5，滴加过程中，控制温度为60℃、pH值为10.5，盐溶液滴加完成后，继续晶化36h，采用永磁铁进行分离，然后用脱CO2去离子水洗涤三次，洗涤过程中采用永磁铁分离，得到的固体于65℃干燥24小时，得到Fe3O4@CoFeNi-LDH。
本发明中，Fe3O4磁核可以采用现有技术中常规的方法制备。优选地，制备Fe3O4磁核包括：将摩尔浓度为0.1mol/L的三氯化铁溶液和醋酸钠溶于乙二醇中形成溶液，三氯化铁与醋酸钠的摩尔比为1∶ 5，三氯化铁的物质的量与乙二醇的体积之比为1mol∶10L，将溶液在200℃晶化反应8h，反应产物冷却至10-30℃，然后用乙醇和去离子水分别洗涤2-3次，同时在洗涤过程中采用永磁铁分离，分离得到固体于65℃下干燥24h，研磨，得到Fe3O4磁核。
采用本发明的上述方法制得的Fe3O4磁核具有良好的球形形貌、较强的磁性。本发明通过在Fe3O4磁核上包覆生长NiFe-LDH、 CoFe-LDH和CoFeNi-LDH，一方面可以增大载体的表面积，提高活性中心的分散性，从而提高催化剂的活性；另一方面，由于各水滑石均包含可作为活性中心的离子，具有较高的活性，而且各离子也具有磁性，与Fe3O4共同作用，有利于碳纳米管纯化过程中的固液分离。
优选地，步骤1)中，还原气氛为氢气与氩气的混合气，氢气与氩气的体积比为1∶1-20，还原空速为0.1-0.2hr-1(质量空速：还原气体的质量与催化剂前体的质量比)，还原温度为500-800℃。
优选地，步骤2)中，所述碳源气体为甲烷、乙烯或丙烯，碳源气体与氢气的流量比为1∶1-6∶1；以每克催化剂前体计，所述碳源气体的流量为0.1-1m3/h；裂解反应的时间为20-60min。
优选地，一次酸洗、二次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为1∶1，硝酸的浓度为2M-5M，盐酸的浓度为2M-8M，所述固体物料或二次分离固体的质量与混合酸液的体积比为1g/50-200mL，将固体物料或二次分离固体分散在混合酸液中，回流0.5-2h。
本发明中，一次超声分散、二次超声分散的条件包括：将一次分离固体或三次分离固体分散在去离子水中，超声处理15-50min；
三次超声分散是将混合的液体直接进行超声处理15-50min。
优选地，微孔过滤所用滤膜孔径为0.2-1μm。
本发明采用一次酸洗、一次超声分散、二次酸洗、二次超声分散、三次超声分散、微孔过滤相结合进行碳纳米管的纯化，通过简单的酸洗和超声分散可将还原的金属溶解、碳纳米管表面的覆盖碳去除，同时还可将碳纳米管与未溶载体分离，载体与液体的分离通过永磁铁分离，操作简单方便，三次超声分散可将碳纳米管表面的碳去除，然后通过微孔过滤分离，提高碳纳米管的产量和纯度。本发明的纯化步骤操作较简便，尤其是借助磁性进行固液分离，操作更简单。
本发明中未加以限定的参数均选用现有技术中的常规参数。
本发明的制备方法中采用特定的催化剂，催化剂活性高，制得的碳纳米管产率高，而且碳纳米管纯化过程中，利用催化剂的磁性，便于固液分离，得到的碳纳米管的纯度高。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
实施例1
一种碳纳米管的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1)制备催化剂前体：称取8.66g FeCl3·6H2O制成0.1mol/L的三氯化铁溶液，将三氯化铁溶液和21.77g CH3COONa·3H2O溶于 320mL乙二醇中形成溶液，将溶液转入500mL反应釜中，在200℃晶化反应8h，将反应釜水浴冷却至30℃，用乙醇和去离子水分别洗涤3次，在洗涤过程中采用永磁铁分离，再在真空干燥箱内，于65℃下干燥24h，研磨，得到Fe3O4磁核；将制得的0.87g Fe3O4磁核超声分散于200mL甲醇中，在搅拌下，向其中同时滴加盐溶液和碱溶液，盐溶液是将5.45g Ni(NO3)2·6H2O和2.53gFe(NO3)3·9H2O溶于水与甲醇的混合溶剂制成250mL盐溶液，甲醇与水的体积比为1∶19，碱溶液是将氢氧化钠和碳酸钠溶于水制成混合溶液，碱溶液中氢氧化钠的浓度为0.1mol/L、碳酸钠的浓度为0.2mol/L，滴加过程中，控制温度为60℃、pH值为8.5，盐溶液滴加完成后，继续晶化36h，采用永磁铁进行分离，采用脱CO2去离子水洗涤三次，洗涤过程中采用永磁铁分离，于65℃干燥24小时，得到Fe3O4@NiFe-LDH；将 Fe3O4@NiFe-LDH置于真空管式炉中，在还原气氛下进行还原，还原气氛为氢气与氩气的混合气，氢气与氩气的体积比为1∶10，还原空速为0.1hr-1，还原温度为600℃，得到催化剂。
2)在600℃的温度下，通入甲烷和氢气进行裂解反应，甲烷与氢气的流量比为1∶1；以每克催化剂前体计，所述甲烷的流量为 0.2m3/h；裂解反应的时间为40min，得到含有碳纳米管的固体物料。
3)将步骤2)得到的固体物料进行一次酸洗，一次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为 1∶1，硝酸的浓度为3M，盐酸的浓度为4M，所述固体物料的质量与混合酸液的体积比为1g/100mL，将固体物料分散在混合酸液中，回流1h，然后永磁铁分离，得到一次分离液体和一次分离固体。
4)将一次分离固体进行一次超声分散，将一次分离固体分散在去离子水中，超声处理30min；然后永磁铁分离，得到二次分离液体和二次分离固体。
5)将所述二次分离固体进行二次酸洗，二次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为1∶1，硝酸的浓度为3M，盐酸的浓度为4M，二次分离固体的质量与混合酸液的体积比为1g/100mL，将二次分离固体分散在混合酸液中，回流1h，然后永磁铁分离，得到三次分离液体和三次分离固体。
6)将三次分离固体进行二次超声分散，将三次分离固体分散在去离子水中，超声处理30min；然后永磁铁分离，得到四次分离液体和四次分离固体；
7)将一次分离液体、二次分离液体、三次分离液体和四次分离液体混合，并进行三次超声分散，三次超声分散是将混合的液体直接进行超声处理40min，然后离心分离，得到五次分离液体和五次分离固体；
8)将五次分离液体在超声振荡下微孔过滤，微孔过滤所用滤膜孔径为0.5μm，过滤得到的固体与五次分离固体混合，得到碳纳米管。碳纳米管的制备的条件和制得碳纳米管的参数如表1所示。
实施例2
一种碳纳米管的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1)制备催化剂前体：称取8.66g FeCl3·6H2O制成0.1mol/L的三氯化铁溶液，将三氯化铁溶液和21.77g CH3COONa·3H2O溶于320mL 乙二醇中形成溶液，将溶液转入500mL反应釜中，在200℃晶化反应 8h，将反应釜水浴冷却至30℃，用乙醇和去离子水分别洗涤3次，在洗涤过程中采用永磁铁分离，再在真空干燥箱内，于65℃下干燥 24h，研磨，得到Fe3O4磁核；将制得的0.77g Fe3O4磁核超声分散于 200mL甲醇中，在搅拌下，向其中同时滴加盐溶液和碱溶液，盐溶液是将4.85g Ni(NO3)2·6H2O和3.37g Fe(NO3)3·9H2O溶于水与甲醇的混合溶剂制成250mL盐溶液，甲醇与水的体积比为1∶19，碱溶液是将氢氧化钠和碳酸钠溶于水制成混合溶液，碱溶液中氢氧化钠的浓度为 0.1mol/L、碳酸钠的浓度为0.2mol/L，滴加过程中，控制温度为60℃、 pH值为8.5，盐溶液滴加完成后，继续晶化36h，采用永磁铁进行分离，采用脱CO2去离子水洗涤三次，洗涤过程中采用永磁铁分离，于 65℃干燥24小时，得到Fe3O4@NiFe-LDH；将Fe3O4@NiFe-LDH置于真空管式炉中，在还原气氛下进行还原，还原气氛为氢气与氩气的混合气，氢气与氩气的体积比为1∶20，还原空速为0.2hr-1，还原温度为650℃，得到催化剂。
2)在650℃的温度下，通入甲烷和氢气进行裂解反应，甲烷与氢气的流量比为1∶1；以每克催化剂前体计，所述甲烷的流量为 0.2m3/h；裂解反应的时间为40min，得到含有碳纳米管的固体物料。
3)将步骤2)得到的固体物料进行一次酸洗，一次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为 1∶1，硝酸的浓度为3M，盐酸的浓度为4M，所述固体物料的质量与混合酸液的体积比为1g/100mL，将固体物料分散在混合酸液中，回流1h，然后永磁铁分离，得到一次分离液体和一次分离固体。
4)将一次分离固体进行一次超声分散，将一次分离固体分散在去离子水中，超声处理30min；然后永磁铁分离，得到二次分离液体和二次分离固体。
5)将所述二次分离固体进行二次酸洗，二次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为1∶1，硝酸的浓度为3M，盐酸的浓度为4M，所述二次分离固体的质量与混合酸液的体积比为1g/100mL，将二次分离固体分散在混合酸液中，回流1h，然后永磁铁分离，得到三次分离液体和三次分离固体。
6)将三次分离固体进行二次超声分散，将三次分离固体分散在去离子水中，超声处理30min；然后永磁铁分离，得到四次分离液体和四次分离固体；
7)将一次分离液体、二次分离液体、三次分离液体和四次分离液体混合，并进行三次超声分散，三次超声分散是将混合的液体直接进行超声处理40min，然后离心分离，得到五次分离液体和五次分离固体；
8)将五次分离液体在超声振荡下微孔过滤，微孔过滤所用滤膜孔径为0.5μm，过滤得到的固体与五次分离固体混合，得到碳纳米管。碳纳米管的制备的条件和制得碳纳米管的参数如表1所示。
实施例3
一种碳纳米管的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1)制备催化剂前体：称取8.66g FeCl3·6H2O制成0.1mol/L的三氯化铁溶液，将三氯化铁溶液和21.77g CH3COONa·3H2O溶于320mL 乙二醇中形成溶液，将溶液转入500mL反应釜中，在200℃晶化反应 8h，将反应釜水浴冷却至20℃，用乙醇和去离子水分别洗涤3次，在洗涤过程中采用永磁铁分离，再在真空干燥箱内，于65℃下干燥 24h，研磨，得到Fe3O4磁核；将制得的0.58g Fe3O4磁核超声分散于 200mL甲醇中，在搅拌下，向其中同时滴加盐溶液和碱溶液，盐溶液是将3.63g Ni(NO3)2·6H2O和5.05g Fe(NO3)3·9H2O溶于水与甲醇的混合溶剂制成250mL盐溶液，甲醇与水的体积比为1∶19，碱溶液是将氢氧化钠和碳酸钠溶于水制成混合溶液，碱溶液中氢氧化钠的浓度为 0.1mol/L、碳酸钠的浓度为0.2mol/L，滴加过程中，控制温度为60℃、 pH值为9，盐溶液滴加完成后，继续晶化36h，采用永磁铁进行分离，采用脱CO2去离子水洗涤三次，洗涤过程中采用永磁铁分离，于65℃干燥24小时，得到Fe3O4@NiFe-LDH；将Fe3O4@NiFe-LDH置于真空管式炉中，在还原气氛下进行还原，还原气氛为氢气与氩气的混合气，氢气与氩气的体积比为1∶1，还原空速为0.15hr-1，还原温度为700℃，得到催化剂。
2)在650℃的温度下，通入甲烷和氢气进行裂解反应，甲烷与氢气的流量比为1∶1；以每克催化剂前体计，所述甲烷的流量为 0.2m3/h；裂解反应的时间为40min，得到含有碳纳米管的固体物料。
3)将步骤2)得到的固体物料进行一次酸洗，一次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为 1∶1，硝酸的浓度为3M，盐酸的浓度为4M，所述固体物料的质量与混合酸液的体积比为1g/100mL，将固体物料分散在混合酸液中，回流1h，然后永磁铁分离，得到一次分离液体和一次分离固体。
4)将一次分离固体进行一次超声分散，将一次分离固体分散在去离子水中，超声处理30min；然后永磁铁分离，得到二次分离液体和二次分离固体。
5)将所述二次分离固体进行二次酸洗，二次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为1∶1，硝酸的浓度为3M，盐酸的浓度为4M，所述二次分离固体的质量与混合酸液的体积比为1g/100mL，将二次分离固体分散在混合酸液中，回流1h，然后永磁铁分离，得到三次分离液体和三次分离固体。
6)将三次分离固体进行二次超声分散，将三次分离固体分散在去离子水中，超声处理30min；然后永磁铁分离，得到四次分离液体和四次分离固体；
7)将一次分离液体、二次分离液体、三次分离液体和四次分离液体混合，并进行三次超声分散，三次超声分散是将混合的液体直接进行超声处理40min，然后离心分离，得到五次分离液体和五次分离固体；
8)将五次分离液体在超声振荡下微孔过滤，微孔过滤所用滤膜孔径为0.5μm，过滤得到的固体与五次分离固体混合，得到碳纳米管。碳纳米管的制备的条件和制得碳纳米管的参数如表1所示。
实施例4
一种碳纳米管的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1)制备催化剂前体：称取8.66g FeCl3·6H2O制成0.1mol/L的三氯化铁溶液，将三氯化铁溶液和21.77g CH3COONa·3H2O溶于320mL 乙二醇中形成溶液，将溶液转入500mL反应釜中，在200℃晶化反应 8h，将反应釜水浴冷却至30℃，用乙醇和去离子水分别洗涤2次，在洗涤过程中采用永磁铁分离，再在真空干燥箱内，于65℃下干燥 24h，研磨，得到Fe3O4磁核；将制得的0.77g Fe3O4磁核超声分散于 200mL甲醇中，在搅拌下，向其中同时滴加盐溶液和碱溶液，盐溶液是将4.85g Co(NO3)2·6H2O和3.37g Fe(NO3)3·9H2O溶于水与甲醇的混合溶剂制成250mL盐溶液，甲醇与水的体积比为1∶19，碱溶液是将氢氧化钠和碳酸钠溶于水制成混合溶液，碱溶液中氢氧化钠的浓度为 0.1mol/L、碳酸钠的浓度为0.2mol/L，滴加过程中，控制温度为70℃、 pH值为8，盐溶液滴加完成后，继续晶化36h，采用永磁铁进行分离，采用脱CO2去离子水洗涤三次，洗涤过程中采用永磁铁分离，于65℃干燥24小时，得到Fe3O4@CoFe-LDH；将Fe3O4@CoFe-LDH置于真空管式炉中，在还原气氛下进行还原，还原气氛为氢气与氩气的混合气，氢气与氩气的体积比为1∶1，还原空速为0.1hr-1，还原温度为 700℃，得到催化剂。
2)在700℃的温度下，通入乙烯和氢气进行裂解反应，乙烯与氢气的流量比为2∶1；以每克催化剂前体计，所述乙烯的流量为 0.1m3/h；裂解反应的时间为40min，得到含有碳纳米管的固体物料。
3)将步骤2)得到的固体物料进行一次酸洗，一次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为 1∶1，硝酸的浓度为2M，盐酸的浓度为5M，所述固体物料的质量与混合酸液的体积比为1g/150mL，将固体物料分散在混合酸液中，回流1.5h，然后永磁铁分离，得到一次分离液体和一次分离固体。
4)将一次分离固体进行一次超声分散，将一次分离固体分散在去离子水中，超声处理35min；然后永磁铁分离，得到二次分离液体和二次分离固体。
5)将所述二次分离固体进行二次酸洗，二次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为1∶1，硝酸的浓度为2M，盐酸的浓度为5M，二次分离固体的质量与混合酸液的体积比为1g/150mL，将二次分离固体分散在混合酸液中，回流1.5h，然后永磁铁分离，得到三次分离液体和三次分离固体。
6)将三次分离固体进行二次超声分散，将三次分离固体分散在去离子水中，超声处理35min；然后永磁铁分离，得到四次分离液体和四次分离固体；
7)将一次分离液体、二次分离液体、三次分离液体和四次分离液体混合，并进行三次超声分散，三次超声分散是将混合的液体直接进行超声处理40min，然后离心分离，得到五次分离液体和五次分离固体；
8)将五次分离液体在超声振荡下微孔过滤，微孔过滤所用滤膜孔径为0.5μm，过滤得到的固体与五次分离固体混合，得到碳纳米管。碳纳米管的制备的条件和制得碳纳米管的参数如表1所示。
实施例5
一种碳纳米管的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1)制备催化剂前体：称取8.66g FeCl3·6H2O制成0.1mol/L的三氯化铁溶液，将三氯化铁溶液和21.77g CH3COONa·3H2O溶于320mL 乙二醇中形成溶液，将溶液转入500mL反应釜中，在200℃晶化反应 8h，将反应釜水浴冷却至30℃，用乙醇和去离子水分别洗涤3次，在洗涤过程中采用永磁铁分离，再在真空干燥箱内，于65℃下干燥 24h，研磨，得到Fe3O4磁核；将制得的0.87g Fe3O4磁核超声分散于 200mL甲醇中，在搅拌下，向其中同时滴加盐溶液和碱溶液，盐溶液是将5.46g Co(NO3)2·6H2O和2.53g Fe(NO3)3·9H2O溶于水与甲醇的混合溶剂制成250mL盐溶液，甲醇与水的体积比为1∶19，碱溶液是将氢氧化钠和碳酸钠溶于水制成混合溶液，碱溶液中氢氧化钠的浓度为 0.1mol/L、碳酸钠的浓度为0.2mol/L，滴加过程中，控制温度为70℃、 pH值为8.2，盐溶液滴加完成后，继续晶化36h，采用永磁铁进行分离，采用脱CO2去离子水洗涤三次，洗涤过程中采用永磁铁分离，于65℃干燥24小时，得到Fe3O4@CoFe-LDH；将Fe3O4@CoFe-LDH置于真空管式炉中，在还原气氛下进行还原，还原气氛为氢气与氩气的混合气，氢气与氩气的体积比为1∶10，还原空速为0.2hr-1，还原温度为750℃，得到催化剂。
2)在700℃的温度下，通入乙烯和氢气进行裂解反应，乙烯与氢气的流量比为2∶1；以每克催化剂前体计，所述乙烯的流量为 0.1m3/h；裂解反应的时间为40min，得到含有碳纳米管的固体物料。
3)将步骤2)得到的固体物料进行一次酸洗，一次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为 1∶1，硝酸的浓度为2M，盐酸的浓度为5M，所述固体物料的质量与混合酸液的体积比为1g/150mL，将固体物料分散在混合酸液中，回流1.5h，然后永磁铁分离，得到一次分离液体和一次分离固体。
4)将一次分离固体进行一次超声分散，将一次分离固体分散在去离子水中，超声处理35min；然后永磁铁分离，得到二次分离液体和二次分离固体。
5)将所述二次分离固体进行二次酸洗，二次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为1∶1，硝酸的浓度为2M，盐酸的浓度为5M，二次分离固体的质量与混合酸液的体积比为1g/150mL，将二次分离固体分散在混合酸液中，回流1.5h，然后永磁铁分离，得到三次分离液体和三次分离固体。
6)将三次分离固体进行二次超声分散，将三次分离固体分散在去离子水中，超声处理35min；然后永磁铁分离，得到四次分离液体和四次分离固体；
7)将一次分离液体、二次分离液体、三次分离液体和四次分离液体混合，并进行三次超声分散，三次超声分散是将混合的液体直接进行超声处理40min，然后离心分离，得到五次分离液体和五次分离固体；
8)将五次分离液体在超声振荡下微孔过滤，微孔过滤所用滤膜孔径为0.5μm，过滤得到的固体与五次分离固体混合，得到碳纳米管。碳纳米管的制备的条件和制得碳纳米管的参数如表1所示。
实施例6
一种碳纳米管的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1)制备催化剂前体：称取8.66g FeCl3·6H2O制成0.1mol/L的三氯化铁溶液，将三氯化铁溶液和21.77g CH3COONa·3H2O溶于320mL 乙二醇中形成溶液，将溶液转入500mL反应釜中，在200℃晶化反应 8h，将反应釜水浴冷却至20℃，用乙醇和去离子水分别洗涤3次，在洗涤过程中采用永磁铁分离，再在真空干燥箱内，于65℃下干燥 24h，研磨，得到Fe3O4磁核；将制得的0.96g Fe3O4磁核超声分散于 200mL甲醇中，在搅拌下，向其中同时滴加盐溶液和碱溶液，盐溶液是将6.06g Co(NO3)2·6H2O和1.68g Fe(NO3)3·9H2O溶于水与甲醇的混合溶剂制成250mL盐溶液，甲醇与水的体积比为1∶19，碱溶液是将氢氧化钠和碳酸钠溶于水制成混合溶液，碱溶液中氢氧化钠的浓度为 0.1mol/L、碳酸钠的浓度为0.2mol/L，滴加过程中，控制温度为70℃、 pH值为8.5，盐溶液滴加完成后，继续晶化36h，采用永磁铁进行分离，采用脱CO2去离子水洗涤三次，洗涤过程中采用永磁铁分离，于 65℃干燥24小时，得到Fe3O4@CoFe-LDH；将Fe3O4@CoFe-LDH置于真空管式炉中，在还原气氛下进行还原，还原气氛为氢气与氩气的混合气，氢气与氩气的体积比为1∶20，还原空速为0.2hr-1，还原温度为800℃，得到催化剂。
2)在750℃的温度下，通入乙烯和氢气进行裂解反应，乙烯与氢气的流量比为2∶1；以每克催化剂前体计，所述乙烯的流量为 0.1m3/h；裂解反应的时间为40min，得到含有碳纳米管的固体物料。
3)将步骤2)得到的固体物料进行一次酸洗，一次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为 1∶1，硝酸的浓度为2M，盐酸的浓度为5M，所述固体物料的质量与混合酸液的体积比为1g/150mL，将固体物料分散在混合酸液中，回流1.5h，然后永磁铁分离，得到一次分离液体和一次分离固体。
4)将一次分离固体进行一次超声分散，将一次分离固体分散在去离子水中，超声处理35min；然后永磁铁分离，得到二次分离液体和二次分离固体。
5)将所述二次分离固体进行二次酸洗，二次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为1∶1，硝酸的浓度为2M，盐酸的浓度为5M，所述二次分离固体的质量与混合酸液的体积比为1g/150mL，将二次分离固体分散在混合酸液中，回流1.5h，然后永磁铁分离，得到三次分离液体和三次分离固体。
6)将三次分离固体进行二次超声分散，将三次分离固体分散在去离子水中，超声处理35min；然后永磁铁分离，得到四次分离液体和四次分离固体；
7)将一次分离液体、二次分离液体、三次分离液体和四次分离液体混合，并进行三次超声分散，三次超声分散是将混合的液体直接进行超声处理40min，然后离心分离，得到五次分离液体和五次分离固体；
8)将五次分离液体在超声振荡下微孔过滤，微孔过滤所用滤膜孔径为0.5μm，过滤得到的固体与五次分离固体混合，得到碳纳米管。碳纳米管的制备的条件和制得碳纳米管的参数如表1所示。
实施例7
一种碳纳米管的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1)制备催化剂前体：称取8.66g FeCl3·6H2O制成0.1mol/L的三氯化铁溶液，将三氯化铁溶液和21.77g CH3COONa·3H2O溶于320mL 乙二醇中形成溶液，将溶液转入500mL反应釜中，在200℃晶化反应 8h，将反应釜水浴冷却至30℃，用乙醇和去离子水分别洗涤2次，在洗涤过程中采用永磁铁分离，再在真空干燥箱内，于65℃下干燥 24h，研磨，得到Fe3O4磁核；将制得的0.81g Fe3O4磁核超声分散于 200mL甲醇中，在搅拌下，向其中同时滴加盐溶液和碱溶液，盐溶液是将4.37g Co(NO3)2·6H2O、3.03g Fe(NO3)3·9H2O和0.73g Ni(NO3)2·6H2O溶于水与甲醇的混合溶剂制成250mL盐溶液，甲醇与水的体积比为1∶19，碱溶液是将氢氧化钠和碳酸钠溶于水制成混合溶液，碱溶液中氢氧化钠的浓度为0.1mol/L、碳酸钠的浓度为0.2mol/L，滴加过程中，控制温度为60℃、pH值为10.5，盐溶液滴加完成后，继续晶化36h，采用永磁铁进行分离，采用脱CO2去离子水洗涤三次，洗涤过程中采用永磁铁分离，于65℃干燥24小时，得到 Fe3O4@CoFeNi-LDH；将Fe3O4@CoFeNi-LDH置于真空管式炉中，在还原气氛下进行还原，还原气氛为氢气与氩气的混合气，氢气与氩气的体积比为1∶10，还原空速为0.1hr-1，还原温度为700℃，得到催化剂。
2)在650℃的温度下，通入丙烯和氢气进行裂解反应，丙烯与氢气的流量比为1∶1；以每克催化剂前体计，所述丙烯的流量为 0.1m3/h；裂解反应的时间为40min，得到含有碳纳米管的固体物料。
3)将步骤2)得到的固体物料进行一次酸洗，一次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为 1∶1，硝酸的浓度为3M，盐酸的浓度为5M，所述固体物料的质量与混合酸液的体积比为1g/150mL，将固体物料分散在混合酸液中，回流1h，然后永磁铁分离，得到一次分离液体和一次分离固体。
4)将一次分离固体进行一次超声分散，将一次分离固体分散在去离子水中，超声处理30min；然后永磁铁分离，得到二次分离液体和二次分离固体。
5)将所述二次分离固体进行二次酸洗，二次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为1∶1，硝酸的浓度为3M，盐酸的浓度为5M，所述二次分离固体的质量与混合酸液的体积比为1g/150mL，将二次分离固体分散在混合酸液中，回流1h，然后永磁铁分离，得到三次分离液体和三次分离固体。
6)将三次分离固体进行二次超声分散，将三次分离固体分散在去离子水中，超声处理30min；然后永磁铁分离，得到四次分离液体和四次分离固体；
7)将一次分离液体、二次分离液体、三次分离液体和四次分离液体混合，并进行三次超声分散，三次超声分散是将混合的液体直接进行超声处理40min，然后离心分离，得到五次分离液体和五次分离固体；
8)将五次分离液体在超声振荡下微孔过滤，微孔过滤所用滤膜孔径为0.5μm，过滤得到的固体与五次分离固体混合，得到碳纳米管。碳纳米管的制备的条件和制得碳纳米管的参数如表1所示。
对比例1
1)制备催化剂前体：称取8.66g FeCl3·6H2O制成0.1mol/L的三氯化铁溶液，将三氯化铁溶液和21.77g CH3COONa·3H2O溶于320mL 乙二醇中形成溶液，将溶液转入500mL反应釜中，在200℃晶化反应 8h，将反应釜水浴冷却至30℃，用乙醇和去离子水分别洗涤2次，在洗涤过程中采用永磁铁分离，再在真空干燥箱内，于65℃下干燥 24h，研磨，得到Fe3O4磁核；制备NiFe-LDH，与实施例1中 Fe3O4@NiFe-LDH的制备不同之处在于：不包含Fe3O4的分散步骤，在搅拌下，直接向200mL甲醇中同时滴加盐溶液和碱溶液，盐溶液是将5.45g Ni(NO3)2·6H2O和2.53g Fe(NO3)3·9H2O溶于水与甲醇的混合溶剂制成250mL盐溶液，甲醇与水的体积比为1∶19，碱溶液是将氢氧化钠和碳酸钠溶于水制成混合溶液，碱溶液中氢氧化钠的浓度为 0.1mol/L、碳酸钠的浓度为0.2mol/L，滴加过程中，控制温度为60℃、 pH值为8.5，盐溶液滴加完成后，继续晶化36h，过滤进行分离，采用脱CO2去离子水洗涤三次，于65℃干燥24小时，得到NiFe-LDH；将0.87gFe3O4磁核与NiFe-LDH混合，将混合物置于真空管式炉中，在还原气氛下进行还原，还原气氛为氢气与氩气的混合气，氢气与氩气的体积比为1∶10，还原空速为0.1hr-1，还原温度为600℃，得到对比催化剂1。
2)在600℃的温度下，通入甲烷和氢气进行裂解反应，甲烷与氢气的流量比为1∶1；以每克催化剂前体计，所述甲烷的流量为 0.2m3/h；裂解反应的时间为40min，得到含有碳纳米管的固体物料。
3)将步骤2)得到的固体物料进行一次酸洗，一次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为 1∶1，硝酸的浓度为3M，盐酸的浓度为4M，所述固体物料的质量与混合酸液的体积比为1g/100mL，将固体物料分散在混合酸液中，回流1h，然后永磁铁分离，得到一次分离液体和一次分离固体。
4)将一次分离固体进行一次超声分散，将一次分离固体分散在去离子水中，超声处理30min；然后永磁铁分离，得到二次分离液体和二次分离固体。
5)将所述二次分离固体进行二次酸洗，二次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为1∶1，硝酸的浓度为3M，盐酸的浓度为4M，所述二次分离固体的质量与混合酸液的体积比为1g/100mL，将二次分离固体分散在混合酸液中，回流1h，然后永磁铁分离，得到三次分离液体和三次分离固体。
6)将三次分离固体进行二次超声分散，将三次分离固体分散在去离子水中，超声处理20min；然后永磁铁分离，得到四次分离液体和四次分离固体；
7)将一次分离液体、二次分离液体、三次分离液体和四次分离液体混合，并进行三次超声分散，三次超声分散是将混合的液体直接进行超声处理40min，然后离心分离，得到五次分离液体和五次分离固体；
8)将五次分离液体在超声振荡下微孔过滤，微孔过滤所用滤膜孔径为0.5μm，过滤得到的固体与五次分离固体混合，得到碳纳米管。碳纳米管的制备的条件和制得碳纳米管的参数如表1所示。
对比例2
1)将对比例1中制得的Fe3O40.87g在还原气氛下进行还原，还原气氛为氢气与氩气的混合气，氢气与氩气的体积比为1∶10，还原空速为0.1hr-1，还原温度为600℃，得到对比催化剂2。
2)在600℃的温度下，通入甲烷和氢气进行裂解反应，甲烷与氢气的流量比为1∶1；以每克催化剂前体计，所述甲烷的流量为 0.2m3/h；裂解反应的时间为40min，得到含有碳纳米管的固体物料。
3)将步骤2)得到的固体物料进行一次酸洗，一次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为 1∶1，硝酸的浓度为3M，盐酸的浓度为4M，所述固体物料的质量与混合酸液的体积比为1g/100mL，将固体物料分散在混合酸液中，回流1h，然后永磁铁分离，得到一次分离液体和一次分离固体。
4)将一次分离固体进行一次超声分散，将一次分离固体分散在去离子水中，超声处理30min；然后永磁铁分离，得到二次分离液体和二次分离固体。
5)将所述二次分离固体进行二次酸洗，二次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为1∶1，硝酸的浓度为3M，盐酸的浓度为4M，二次分离固体的质量与混合酸液的体积比为1g/100mL，将二次分离固体分散在混合酸液中，回流1h，然后永磁铁分离，得到三次分离液体和三次分离固体。
6)将三次分离固体进行二次超声分散，将三次分离固体分散在去离子水中，超声处理30min；然后永磁铁分离，得到四次分离液体和四次分离固体；
7)将一次分离液体、二次分离液体、三次分离液体和四次分离液体混合，并进行三次超声分散，三次超声分散是将混合的液体直接进行超声处理40min，然后离心分离，得到五次分离液体和五次分离固体；
8)将五次分离液体在超声振荡下微孔过滤，微孔过滤所用滤膜孔径为0.5μm，过滤得到的固体与五次分离固体混合，得到碳纳米管。碳纳米管的制备的条件和制得碳纳米管的参数如表1所示。
对比例3
1)将对比例1中制得的NiFe-LDH置于真空管式炉中，在还原气氛下进行还原，还原气氛为氢气与氩气的混合气，氢气与氩气的体积比为1∶10，还原空速为0.1hr-1，还原温度为600℃，得到对比催化剂3。
2)在600℃的温度下，通入甲烷和氢气进行裂解反应，甲烷与氢气的流量比为1∶1；以每克催化剂前体计，所述甲烷的流量为 0.2m3/h；裂解反应的时间为40min，得到含有碳纳米管的固体物料。
3)将步骤2)得到的固体物料进行一次酸洗，一次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为 1∶1，硝酸的浓度为3M，盐酸的浓度为4M，所述固体物料的质量与混合酸液的体积比为1g/100mL，将固体物料分散在混合酸液中，回流1h，然后永磁铁分离，得到一次分离液体和一次分离固体。
4)将一次分离固体进行一次超声分散，将一次分离固体分散在去离子水中，超声处理30min；然后永磁铁分离，得到二次分离液体和二次分离固体。
5)将所述二次分离固体进行二次酸洗，二次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为1∶1，硝酸的浓度为3M，盐酸的浓度为4M，二次分离固体的质量与混合酸液的体积比为1g/100mL，将二次分离固体分散在混合酸液中，回流1h，然后永磁铁分离，得到三次分离液体和三次分离固体。
6)将三次分离固体进行二次超声分散，将三次分离固体分散在去离子水中，超声处理30min；然后永磁铁分离，得到四次分离液体和四次分离固体；
7)将一次分离液体、二次分离液体、三次分离液体和四次分离液体混合，并进行三次超声分散，三次超声分散是将混合的液体直接进行超声处理40min，然后离心分离，得到五次分离液体和五次分离固体；
8)将五次分离液体在超声振荡下微孔过滤，微孔过滤所用滤膜孔径为0.5μm，过滤得到的固体与五次分离固体混合，得到碳纳米管。碳纳米管的制备的条件和制得碳纳米管的参数如表1所示。
对比例4
1)制备催化剂前体：称取8.66g FeCl3·6H2O制成0.1mol/L的三氯化铁溶液，将三氯化铁溶液和21.77g CH3COONa·3H2O溶于320mL 乙二醇中形成溶液，将溶液转入500mL反应釜中，在200℃晶化反应 8h，将反应釜水浴冷却至30℃，用乙醇和去离子水分别洗涤2次，在洗涤过程中采用永磁铁分离，再在真空干燥箱内，于65℃下干燥 24h，研磨，得到Fe3O4磁核；制备CoFe-LDH，与实施例4中 Fe3O4@CoFe-LDH的制备不同之处在于：不包含Fe3O4的分散步骤，在搅拌下，向200mL甲醇中同时滴加盐溶液和碱溶液，盐溶液是将 4.85g Co(NO3)2·6H2O和3.37g Fe(NO3)3·9H2O溶于水与甲醇的混合溶剂制成250mL盐溶液，甲醇与水的体积比为1∶19，碱溶液是将氢氧化钠和碳酸钠溶于水制成混合溶液，碱溶液中氢氧化钠的浓度为 0.1mol/L、碳酸钠的浓度为0.2mol/L，滴加过程中，控制温度为70℃、pH值为8，盐溶液滴加完成后，继续晶化36h，过滤进行分离，采用脱CO2去离子水洗涤三次，于65℃干燥24小时，得到CoFe-LDH；将0.77gFe3O4磁核与CoFe-LDH混合，将混合物置于真空管式炉中，在还原气氛下进行还原，还原气氛为氢气与氩气的混合气，氢气与氩气的体积比为1∶1，还原空速为0.1hr-1，还原温度为700℃，得到对比催化剂4。
2)在700℃的温度下，通入乙烯和氢气进行裂解反应，乙烯与氢气的流量比为2∶1；以每克催化剂前体计，所述乙烯的流量为 0.1m3/h；裂解反应的时间为40min，得到含有碳纳米管的固体物料。
3)将步骤2)得到的固体物料进行一次酸洗，一次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为 1∶1，硝酸的浓度为2M，盐酸的浓度为5M，所述固体物料的质量与混合酸液的体积比为1g/150mL，将固体物料分散在混合酸液中，回流1.5h，然后永磁铁分离，得到一次分离液体和一次分离固体。
4)将一次分离固体进行一次超声分散，将一次分离固体分散在去离子水中，超声处理35min；然后永磁铁分离，得到二次分离液体和二次分离固体。
5)将所述二次分离固体进行二次酸洗，二次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为1∶1，硝酸的浓度为2M，盐酸的浓度为5M，二次分离固体的质量与混合酸液的体积比为1g/150mL，将二次分离固体分散在混合酸液中，回流1.5h，然后永磁铁分离，得到三次分离液体和三次分离固体。
6)将三次分离固体进行二次超声分散，将三次分离固体分散在去离子水中，超声处理35min；然后永磁铁分离，得到四次分离液体和四次分离固体；
7)将一次分离液体、二次分离液体、三次分离液体和四次分离液体混合，并进行三次超声分散，三次超声分散是将混合的液体直接进行超声处理40min，然后离心分离，得到五次分离液体和五次分离固体；
8)将五次分离液体在超声振荡下微孔过滤，微孔过滤所用滤膜孔径为0.5μm，过滤得到的固体与五次分离固体混合，得到碳纳米管。碳纳米管的制备的条件和制得碳纳米管的参数如表1所示。
对比例5
1)制备催化剂前体：称取8.66g FeCl3·6H2O制成0.1mol/L的三氯化铁溶液，将三氯化铁溶液和21.77g CH3COONa·3H2O溶于320mL 乙二醇中形成溶液，将溶液转入500mL反应釜中，在200℃晶化反应 8h，将反应釜水浴冷却至30℃，用乙醇和去离子水分别洗涤2次，在洗涤过程中采用永磁铁分离，再在真空干燥箱内，于65℃下干燥 24h，研磨，得到Fe3O4磁核；制备CoFeNi-LDH，与实施例7中 Fe3O4@CoFeNi-LDH的制备不同之处在于：不包含Fe3O4的分散步骤，在搅拌下，向200mL甲醇中同时滴加盐溶液和碱溶液，盐溶液是将 4.37g Co(NO3)2·6H2O、3.03g Fe(NO3)3·9H2O和0.73g Ni(NO3)2·6H2O 溶于水与甲醇的混合溶剂制成250mL盐溶液，甲醇与水的体积比为1∶ 19，碱溶液是将氢氧化钠和碳酸钠溶于水制成混合溶液，碱溶液中氢氧化钠的浓度为0.1mol/L、碳酸钠的浓度为0.2mol/L，滴加过程中，控制温度为60℃、pH值为10.5，盐溶液滴加完成后，继续晶化36h，过滤进行分离，采用脱CO2去离子水洗涤三次，于65℃干燥24小时，得到CoFeNi-LDH；将0.81gFe3O4磁核与CoFeNi-LDH混合，将混合物置于真空管式炉中，在还原气氛下进行还原，还原气氛为氢气与氩气的混合气，氢气与氩气的体积比为1∶10，还原空速为0.1hr-1，还原温度为700℃，得到对比催化剂5。
2)在650℃的温度下，通入丙烯和氢气进行裂解反应，甲烷与氢气的流量比为1∶1；以每克催化剂前体计，所述甲烷的流量为 0.1m3/h；裂解反应的时间为40min，得到含有碳纳米管的固体物料。
3)将步骤2)得到的固体物料进行一次酸洗，一次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为 1∶1，硝酸的浓度为3M，盐酸的浓度为5M，所述固体物料的质量与混合酸液的体积比为1g/150mL，将固体物料分散在混合酸液中，回流1h，然后永磁铁分离，得到一次分离液体和一次分离固体。
4)将一次分离固体进行一次超声分散，将一次分离固体分散在去离子水中，超声处理30min；然后永磁铁分离，得到二次分离液体和二次分离固体。
5)将所述二次分离固体进行二次酸洗，二次酸洗的条件包括：采用硝酸与盐酸的混合酸液进行酸洗，硝酸与盐酸的体积比为1∶1，硝酸的浓度为3M，盐酸的浓度为5M，二次分离固体的质量与混合酸液的体积比为1g/150mL，将二次分离固体分散在混合酸液中，回流1h，然后永磁铁分离，得到三次分离液体和三次分离固体。
6)将三次分离固体进行二次超声分散，将三次分离固体分散在去离子水中，超声处理30min；然后永磁铁分离，得到四次分离液体和四次分离固体；
7)将一次分离液体、二次分离液体、三次分离液体和四次分离液体混合，并进行三次超声分散，三次超声分散是将混合的液体直接进行超声处理40min，然后离心分离，得到五次分离液体和五次分离固体；
8)将五次分离液体在超声振荡下微孔过滤，微孔过滤所用滤膜孔径为0.5μm，过滤得到的固体与五次分离固体混合，得到碳纳米管。碳纳米管的制备的条件和制得碳纳米管的参数如表1所示。
对比例6
与实施例1相比，对比例6不包含步骤8)，其它与实施例1相同，得到的五次分离固体即为制备的碳纳米管。碳纳米管的制备的条件和制得碳纳米管的参数如表1所示。
对比例7
与实施例1相比，对比例7不包含步骤5)和步骤6)，步骤7) 中直接将一次分离液体和二次分离液体混合，进行三次超声分散。其它与实施例1相同。碳纳米管的制备的条件和制得碳纳米管的参数如表1所示。
对比例8
与实施例1相比，对比例8不包含三次超声分散，将一次分离液体、二次分离液体、三次分离液体和四次分离液体混合，离心分离，得到五次分离液体和五次分离固体。其它与实施例1相同。碳纳米管的制备的条件和制得碳纳米管的参数如表1所示。
表1
由表1的数据可知，本发明通过在Fe3O4磁核上包覆生长 NiFe-LDH、CoFe-LDH和CoFeNi-LDH，与简单的物理混合相比，由于Fe3O4磁核与LDH的协同作用，可提高催化剂的活性，提高碳纳米管的产率，同时磁性的催化剂有助于碳纳米管在纯化过程中的固液分离，采用本发明的碳纳米管纯化步骤，得到的碳纳米管产量高、纯度好。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
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