[发明专利]一种化学机械抛光用CeO2

说明书

本发明公开了一种化学机械抛光用CeO₂研磨颗粒的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按照摩尔比1:(5～30)称取铈盐和熔盐，在坩埚中研细、混合、干燥；步骤二、将步骤一中经混合、干燥后的混合盐置入管式气氛炉中以1～5℃/min的升温速率升温至700～800℃焙烧，保温2～4h，保温结束后以1～5℃/min的速率降温至室温，将反应后的产物用去离子水清洗获得的沉淀即为CeO₂纳米颗粒；将该方法制备的CeO₂纳米颗粒配置成CeO₂基化学机械抛光液适用于氧化硅制品的高效抛光中，该制备方法具有选用原料廉价、制备工艺简单、生产周期短的特点，同时所制备的CeO₂颗粒具有抛光效率高的特点。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，涉及纳米材料及其制备方法，具体涉及一种化学机械抛光用CeO₂研磨颗粒的制备方法及其应用。

背景技术

稀土研磨颗粒是稀土原料最重要的应用之一，由于CeO₂研磨颗粒机械性能适当及其高的化学活性，往往在较低的固含量下可以达到较高的抛光效果，因此CeO₂磨料被广泛应用于氧化硅材料的化学机械抛光工艺中。研究化学机械抛光用CeO₂研磨颗粒的制备在应用前景和经济效益上都具有很大价值。

有研究表明，在CeO₂研磨颗粒的抛光应用上，其形貌和尺寸特征对抛光效果有很大影响，多面体形貌的氧化铈颗粒不仅可以提升抛光过程的机械作用，特定晶面的暴露也增强了磨料的化学活性，使得在不影响抛光表面质量的同时，显著提升了抛光效率。许多研究人员致力于CeO₂纳米粉体的制备，现有技术公开了一种用溶胶凝胶法制备尺寸在50nm左右的CeO₂纳米粉体的方法，但该方法制备工艺复杂，颗粒合成周期长且经过两次煅烧，颗粒的形貌控制困难，并不适合在抛光工艺中使用。现有技术还公开了一种水热法制备纳米CeO₂颗粒的方法，该方法对制备条件要求较高，若工艺参数调整不当，容易使纳米颗粒的形貌尺寸发生明显变化，且其优选工艺条件下制备的磨料抛光效率较低。因此，开发一种选用原料廉价、工艺简单且抛光效率高的CeO₂颗粒可控制备工艺，具有非常重要的现实意义和经济效益。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种化学机械抛光用CeO₂研磨颗粒的制备方法及其应用，该制备方法具有选用原料廉价、制备工艺简单、生产周期短的特点，同时所制备的CeO₂颗粒具有抛光效率高的特点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种化学机械抛光用CeO₂研磨颗粒的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、按照摩尔比1:(5～30)称取铈盐和熔盐，研磨、混合、干燥；

步骤二、将步骤一中经混合、干燥后的混合盐置入管式气氛炉中以1～5℃/min的升温速率自室温升温至700～800℃焙烧，保温2～4h，保温结束后以1～5℃/min的速率降温至500℃后自然冷却至室温，将反应后的产物用去离子水清洗获得的沉淀即为CeO₂纳米颗粒。

优选的，所述的铈盐为六水合硝酸铈、硝酸铈铵或碳酸铈中的任一种。

优选的，所述的熔盐为氯化钠、氯化钾、硝酸钠、硝酸钾和氯化锂中的一种或两种。

优选的，选用二元熔盐时两种熔盐的摩尔比为1:(1～2)。

优选的，步骤一种所述的研磨、混合、干燥方法为采用干法研磨在坩埚中研细，将物料在无水乙醇中用磁力搅拌器混合均匀，在恒温干燥箱中以50～80℃干燥3～6h。

优选的，步骤二中管式炉的气氛为氩氢混合气、氢气、氩气或氮气。