[发明专利]铁系催化剂及其制备方法和应用以及碳纳米管及其制备方法

权利要求书

1.一种铁系催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：将MgO粒子与铁盐和亚铁盐的水溶液进行分散，而后在碱性化合物存在下进行共沉淀反应，将所述共沉淀反应的产物进行固液分离，洗涤所得固相并干燥，即可得到片层状结构的铁系催化剂；该方法使得所得的铁系催化剂中，Fe元素的含量为19-70重量％，Mg元素的含量为10-50重量％，O元素的含量为21-40重量％；所述铁系催化剂为掺杂有MgO的镁铁类水滑石片状结构铁系催化剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述MgO粒子、铁盐和亚铁盐的用量使得，Mg元素和Fe元素的摩尔比为1-20：1。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述MgO粒子、铁盐和亚铁盐的用量使得，Mg元素和Fe元素的摩尔比为2-10：1。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，以Fe元素计的所述铁盐和以Fe元素计的亚铁盐的摩尔比为1-5：1。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，以Fe元素计的所述铁盐和以Fe元素计的亚铁盐的摩尔比为2-4：1。

6.根据权利要求1-3和5中任意一项所述的方法，其中，所述铁盐为FeCl₃、Fe(NO₃)₃和Fe₂(SO₄)₃中的一种或多种；

所述亚铁盐为FeCl₂、Fe(NO₃)₂和FeSO₄中的一种或多种；

所述MgO粒子的粒径为5-60nm。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述铁盐为FeCl₃，所述亚铁盐为FeCl₂。

8.根据权利要求1-3、5和7中任意一项所述的方法，其中，所述铁盐和亚铁盐的水溶液中，Fe元素的浓度为0.05-1mol/L。

9.根据权利要求1-3、5和7中任意一项所述的方法，其中，所述铁盐中Fe元素为x mol，所述亚铁盐中Fe元素为y mol，那么碱性化合物的用量z满足：2(3x+2y)≤z≤10(3x+2y)。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述碱性化合物为氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种。

11.根据权利要求1-3、5、7和10中任意一项所述的方法，其中，所述共沉淀反应的条件包括：温度为40-100℃，时间为2-6h。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述共沉淀反应的条件包括：温度为60-90℃，时间为3-5h。

13.根据权利要求1-3、5、7、10和12中任意一项所述的方法，其中，所述干燥的条件包括：温度为60-100℃，时间为4-8h。

14.根据权利要求1-3、5、7、10和12中任意一项所述的方法，其中，该方法使得所得的铁系催化剂中，Fe元素的含量为30-36重量％，Mg元素的含量为34-38重量％，O元素的含量为30-34重量％。

15.由权利要求1-14中任意一项所述的方法制得的铁系催化剂。

16.权利要求15所述的铁系催化剂在制备碳纳米管中的应用。

17.一种碳纳米管的制备方法，该方法包括：在惰性气氛中，在权利要求16所述的铁系催化剂经氢气还原的产物存在下，将气相碳源进行化学气相沉积，得到碳纳米管。