KR100782258B1 - 산화 세륨 분말 및 산화 세륨 분산액 - Google Patents

산화 세륨 분말 및 산화 세륨 분산액

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Abstract

탄산기를 가지며, 표면 위 그리고 표면에 인접한 층에 산화 세륨과 탄산기를 함유하는 결정질의 1차 입자를 포함하는 산화 세륨 분말, 여기서
- 상기 분말은 25 내지 150　m2/g의 BET 표면적을 가지며, 1차 입자들은 5 내지 50　nm의 평균 직경을 가지고,
- 상기 1차 입자 표면에 인접한 층은 약 5　nm 깊이를 가지며,
- 상기 표면에 인접한 층의 탄산 농도는 탄산 농도가 가장 높은 표면으로부터 안쪽으로 감소하고,
- 상기 표면 위에서 탄산기로 인한 탄소 함량은 5 내지 50 면적%이고, 상기 표면에 인접한 층에서 약 5nm의 깊이에서는 0 내지 30 면적%이며,
- 분말에 기초하여 CeO2로 계산된 산화 세륨의 함량은 99.5 중량% 이상이며 그리고
- 유기 및 무기 탄소를 포함하는 탄소 함량은 분말에 기초하여 0.01 내지 0.3 중량%임.
상기 분말을 함유하는 분산액.

Description

산화 세륨 분말 및 산화 세륨 분산액{Cerium oxide powder and cerium oxide dispersion}
본원 발명은 산화 세륨에 기초한 분말, 그 분말의 제조 및 분말의 용도에 관계한다. 또한 본원 발명은 이러한 분말을 함유하는 분산액에 관계한다.
산화 세륨은 촉매의 중요한 구성성분이다. 더욱이, 산화 세륨은 유리 및 전기적 구성요소의 연마를 위한 중요한 물질이다. 특히 화학기계적 연마 분야에 있어서, 논문과 특허 문헌은 산화 세륨 분말 및 산화 세륨 분산액의 성질을 개선시키는 수많은 논의들을 포함한다.
산화 세륨은 통상적으로 수산화 세륨 또는 탄산 세륨의 하소에 의하여 제조된다. 하소된 산화물은 이후 분쇄되고 체에 쳐진다.
습식-화학적 루트와 기체-상 공정들 또한 공지되어 있다. 산화 세륨은 예를 들면, 미국 특허 제 5389352호에 설명되어 있는 바와 같이, 수열법에 의하여 제조될 수 있다. 여기서, 세륨(Ⅲ) 염은 상승된 온도 및 압력에서 미세한 입자들의 형태로 결정화하는 산화 세륨으로 산화적으로 전환된다.
통상적으로 에어로졸의 형태인 산화 세륨 전구체가 불꽃에서 산화되는 분사 열분해법과 같은 기체-상 공정이 특히 관심의 대상이다. 이러한 방법 한가지가 EP-A-1142830에 설명되어 있다.
Pratsinis 등의 J.Mater.Res., 17권의 1356-1362페이지(2002)에서는 산소/메탄 불꽃에서 산소에 의한 산화에 의한 아세트산, 이소옥탄 및 2-부탄올을 포함하는 용매 혼합물에서의 세륨 아세테이트 용액의 불꽃 분사 열분해에 의하여 고 결정도의 산화 세륨 분말의 제조를 설명한다. 용매 혼합물은 비교적 굵은 입자들이 없는 산화 세륨 분말의 제조에 필수적이다.
WO2004/005184A1은 산화 금속을 제조하는 공정을 청구하는데, 여기에서는 용액으로부터 용액 액적이 제조되고, 이들은 불꽃에서 산화된다. 용액은 하나 이상의 출발 물질 및 총 용액에 기초하여 60% 이상의 카르복시산을 용매로서 함유한다.
굵고 미세한 재료를 포함하는 산화 세륨 제조 공정은 WO01/36332A1으로부터 공지된다. 본 공정은 700-1100 K의 고온 구역에서 세륨 산화물 전구체의 에어로졸의 연소를 개시한다.
DE-A-10251029호는 30 내지 200nm의 평균 직경을 가지는 결정질의 비응집된 입자들을 포함하는 굵은 부분(fraction) 및 5 내지 50 nm의 평균 응집 직경과 15 내지 200 m2/g의 BET 표면적을 보유하는 미세한 결정질로 성장된 1차 입자들의 응집체 형태로 미세한 부분을 보유하는 발열성 산화 세륨 분말을 개시한다.
EP-A-1506940호는 70 내지 150 m2/g의 표면적, 5 내지 20 nm의 평균 1차 입자 직경 및 20 내지 100 nm의 돌출된 응집체 평균 직경을 보유하는 1차 입자 응집체 형태의 다결정질 산화 세륨 분말 및 이러한 산화 세륨 분말을 함유하는 분산액을 개시한다.
더욱이, 화학기계적 연마를 위한 산화 세륨을 함유하는 많은 분산액이 설명되어 있다.
EP-A-1203801호는 산화 세륨으로 도프된 발열성 실리콘 디옥사이드를 함유하는 수성 분산액을 개시하는데, 산화 세륨은 세륨 염 용액 또는 현탁액의 에어로졸을 통하여 도입되고 분산액에서의 평균 입자 크기는 100 nm 미만이다.
EP-A-133080호는 도프된 발열성 저급-구조화 실리콘 디옥사이드의 코어를 보유하는 입자들을 함유하는 수성 분산액을 개시하며, 산화 세륨은 0.2㎛의 제 2 입자 평균 크기를 초과하지 않을 것이다.
DE-B-10342826호는 1㎛ 보다 큰 입자들을 가지지 않는 발열성 산화 세륨의 분산액을 개시한다.
US 6827752호는 폴리아크릴레이트에 의하여 안정화되는 산화 세륨 분산액을 청구한다.
US 6443811호는 양이온성 표면-활성제를 함유하는 약염기성 매질에 대한 중성의 산화 세륨 분산액을 청구한다.
US 6420269호는 8 내지 12 범위의 pH를 가지며, 분산제, 바람직하게는 수용성 유기 폴리머, 수용성 음이온성 또는 비이온성 표면-활성제 또는 수용성 아민을 함유한다.
선행 기술에 따른 산화 세륨 분산액의 결점은 중성 내지 약알칼리성 범위에서 만족할 만한 안정성이 첨가제의 존재하에서만 달성될 수 있다는 것이다.
그러므로 본원 발명의 목적은 산화 세륨에 기초하고, 추가적 첨가제 없이, 화학기계적 연마를 위하여 사용될 수 있는 중성 내지 약알칼리성 범위에서 충분히 안정한 분산액을 제공하는 것이다.
본원 발명의 또다른 목적은 분산액을 위한 베이스로서 산화 세륨에 기초한 분말을 제공하는 것이었다. 또다른 목적은 상기 분말을 제조하는 방법을 제공하는 것이었다.
본원 발명은 탄산기를 가지며 분말 표면 위에 및 분말 표면에 인접한 층에 산화 세륨 및 탄산기를 함유하는 결정질의 1차 입자들을 포함하는 산화 세륨을 제공하는데, 여기서
- 상기 분말은 25 내지 150 m2/g의 BET 표면적을 가지며,
- 1차 입자들은 5 내지 50 nm의 평균 직경을 가지고,
- 1차 입자들의 표면에 인접한 층은 약 5 nm의 깊이를 가지며,
- 표면에 인접한 층에 있는 탄산 농도는 탄산 농도가 가장 높은 표면으로부터 안쪽으로 감소하고,
- 표면 위에 있는 탄산기로 인한 탄산 함량은 5 내지 50 면적%이며, 표면에 인접한 층에서 약 5 nm 깊이에서의 탄산 함량은 0 내지 30 면적%이고,
- 분말에 기초하여 CeO2로서 계산된 산화 세륨의 함량은 99.5 중량% 이상이며,
- 유기 및 무기 탄소를 포함하는 탄소의 함량은 분말에 기초하여 0.01 내지 0.3 중량% 이다.
본원 발명의 분말에서 탄산기는 분말 표면 및 최대 약 5 nm 깊이 모두에서 검출될 수 있다. 탄산기는 화학적으로 결합되고 다음의 구조 a-c로 존재할 수 있다.
탄산기는 예를 들어 XPS/ESCA 분석에 의하여 검출될 수 있다. 표면에 인접한 층의 탄산기를 검출하기 위하여, 표면의 일부는 아르곤 이온 충돌에 의하여 제거될 수 있으며, 생성된 새로운 표면은 XPS/ESCA에 의하여 유사하게 분석될 수 있다(XPS = X선 광전자 분광학; ESCA = 화학적 분석을 위한 전자 분광학).
본원 발명의 분말에서, 1차 입자들은 고립된 형태로 존재할 수 있거나 다소 강하게 응집되어 있을 수 있다. 1차 입자들은 바람직하게는 응집된 형태로 매우 많이 존재한다.
본원 발명의 분말은 바람직하게는 < 5 ppm의 나트륨 및 <20 ppm의 염소를 가진다. 상기 원소들은 일반적으로 화학기계적 연마에서 소량으로만 견뎌낼 수 있다.
더욱이, 연마 적용을 위하여 본원 발명 분말의 BET 표면적은 30 내지 100 m2/g이 바람직하며, 특히 바람직하게는 40-80 m2/g이다.
본원 발명은 또한 탄산기를 가지는 산화 세륨 분말의 제조 방법을 제공하는데, 여기서
- 에어로졸은 반응 챔버에서 600℃ 내지 1500℃, 바람직하게는 900℃ 내지 1200℃의 반응 온도에서 산소-함유 기체와 반응하며, 반응 혼합물은 냉각되고, 분말은 후속적으로 필터에 의하여 기체상 물질로부터 분리되어,
- 에어로졸은 유기 용매 또는 용매 혼합물 및 적어도 하나의 미립화(atomization) 기체 의하여 용매에 용해된 산화가능한 유기 세륨(Ⅲ) 화합물을 함유하는 하나 이상의 용액의 미립화에 의하여 수득되며,
- 부피에 기초한 에어로졸의 평균 액적 직경 D30은 30 내지 100 ㎛이고, 반응 챔버에서 평균 체류 시간은 0.1초 내지 5초이고, 여기서
- 반응 혼합물은 반응 혼합물에 물 액적(droplet)을 분사시킴에 의하여 반응 챔버를 떠난 후 냉각되고,
- 물 액적은 100 ㎛ 미만의 평균 부피-기초 물 액적 직경을 가지며,
- 물 액적을 생성하기 위하여, 물을 다음 방정식 Ⅰ에 따른 양으로 첨가한다
mH2O = [cpliq*(Tb-T0) + dhv + cpg*(Te-Tb)]/3600*Q (I)
이때
- Q= 모든 출발 물질의 총 연소 엔탈피 (KW)
- mH2O = 최종 온도 Te 를 달성하는데 필요한 H2O의 양(kg/h)
- To = 물의 주입구 온도
- Tb= 1 바에서의 물의 끓는점
- dhv = 물의 증발 엔탈피
- cpliq = 50℃에서 물의 열 용량
- cpg = 150℃에서 수증기의 열용량, 및
- T0 = 5-50℃, Tb = 100℃, Te = 200-400℃, dhv = 2256.7 kJ/kg, cpliq = 4.181 kJ/kg*K 및 cpg = 1.98 kJ/kg*K.
산소-함유 기체는 일반적으로 대기 또는 산소 풍부한 대기이다.
미립화 기체로서, 대기, 산소 풍부 대기 및/또는 질소와 같은 비활성 기체를 본원 발명의 공정에서 사용할 수 있다. 일반적으로, 미립화 기체로서 대기가 사용된다. 세륨(Ⅲ) 용액의 작업 산출량/미립화 기체의 양의 비율은 바람직하게는 0.1 내지 25 kg/표준 m3이며, 특히 바람직하게는 0.5 내지 5 kg/표준 m3이다. 하나 이상의 두 가지-유체 또는 복수 유체 노즐이 미립화에 특히 적합하다. 미립화 압력은 일반적으로 1 내지 100 바이다.
본원 발명의 더욱 바람직한 구체예에서, 연료 기체가 반응 혼합물에 부가적으로 첨가된다. 적합한 연료 기체는, 특히, 수소, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 천연 가스이다. 첨가되는 연료 기체의 양은 무엇보다도 첨가되는 세륨(Ⅲ) 화합물을 함유하는 용액의 양, 용액의 조성 및 줄 값에 의존한다. 일반적으로 연소 기체/용액의 비는 0.1 내지 2 표준 m3/kg이다.
또한 제 2 대기가 반응챔버에 부가적으로 도입되는 것이 이로울 수 있다. 일반적으로, 제 2 대기의 양은 제 1 대기에 대한 제 2 대기의 비율이 0.1 내지 10이 되도록 존재할 것이다.
본원 발명의 공정은 바람직하게는 도입되는 산소-함유 기체의 양에서 산소의 비율이 세륨(Ⅲ) 화합물과 연료 기체의 완전한 반응을 위하여 필요한 양보다 더 크도록 수행될 수 있다. 특히 람다가 ≥1.5가 되는 것이 이로운데, 이 때 람다는 (대기 + 만약 적절하다면 미립화 기체) 중의 산소의 합/(세륨(Ⅲ) 화합물 + 연료 기체)의 합으로부터 계산되며, 각 경우 mol/h 이다. 특히 아주 바람직하게는 2 < 람다 < 5이다.
유기 세륨(Ⅲ) 화합물로서, 특히, 세륨 알콕사이드 및/또는 세륨 카르복실레이트를 사용할 수 있다. 알콕사이드로서, 에톡사이드, n-프로폭사이드, 이소프로폭사이드, n-부톡사이드 및/또는 tert-부톡사이드를 사용하는 것이 바람직하다. 카르복실레이트로서, 아세트산, 프로피온산, 부탄산, 헥산산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 옥탄산, 2-에틸-헥산산, 발레르산, 카프릭산 및/또는 라우릭산에 기초한 화합물을 사용할 수 있다. 특히 2-에틸-헥사노에이트 및/또는 라우레이트를 사용하는 것이 이로울 수 있다.
유기 용매로서 또는 유기 용매 혼합물의 구성성분으로서, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올 또는 tert-부탄올과 같은 알콜, 에탄디올, 펜탄디올, 2-메틸-2, 4-펜탄디올과 같은 디올, 디에틸 에테르, tert-부틸 메틸 에테르 또는 테트라하이드로퓨란과 같은 디알킬 에테르, 아세트산, 프로피온산, 부탄산, 헥산산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 옥탄산, 2-에틸헥산산, 발레르산, 카프릭산, 라우릭산과 같은 C1-C12-카르복시산을 사용하는 것이 바람직하다. 더욱이, 에틸 아세테이트, 벤젠, 톨루엔, 나프타 및/또는 휘발유를 사용할 수 있다. C2-C12-카르복시산을 함유하는 용액, 특히 2-에틸헥산산 및/또는 라우릭산을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 본원 발명은 탄산기를 가지며 본원 발명의 공정에 의하여 수득가능한 산화 세륨 분말을 제공한다.
또한 본원 발명은 본원 발명에 따른 탄산기를 가지는 산화 세륨 분말을 함유하는 분산을 제공한다.
분산액의 액체 상은 상이 바람직하게 혼화될 수 있는 물, 하나 이상의 유기 용매 또는 물/유기용매 조합일 수 있다. 분산액은 부가적으로 pH 조절제, 표면-활성 첨가제 및/또는 보존제를 함유할 수 있다. 그러나, 표면-활성 첨가제를 함유하는 분산은 이롭지 않다. 대신, 탄산기, 물 및 선택적으로 pH 조절제를 가지는 산화 세륨 분말만으로 구성되는 분산액이 유리하다.
탄산기를 함유하는 산화 세륨 분말의 함량은 바람직하게는 0.5 내지 60 중량% 일 수 있다. 특히 20 내지 50 중량%, 더욱 특히 35 내지 45 중량%의 본원 발명의 분말을 함유하는 수성 분산액이 바람직하다. 더욱이, 본원 발명에 따른 수성 분산은 40중량% 이하의 분말 농도 및 23℃의 온도, 1 내지 1000 s-1 범위의 전단 속도에서 < 30 mPas, 특히 바람직하게는 < 20 mPas의 점성도를 가지는 것이 바람직할 수 있다.
본원 발명에 따른 수성 분산액의 pH는 바람직하게는 3 내지 8 범위이다. 분산액을 보관하기 위하여, 3 내지 4의 pH는 통상적으로 산의 첨가로 맞추어 진다. 이러한 목적으로 질산이 특히 유용하다. 분산액의 안정성은 이러한 pH 범위에서 특히 높다.
수성 분산이 광택제로서 사용될 때, 예를 들면 암모니아 또는 수산화 칼륨을 사용하여 pH를 7 내지 8로 맞출 수 있다. 분산액은 이 범위에서 표면-활성 첨가제의 존재 없이도 만족할 만한 안정성을 보인다.
동적 광산란법에 의하여 측정된 분산액의 평균 입자 크기 d50은 120 nm 미만이며, 특히 100 nm 미만이 광택 공정에 적합하다.
더욱이, 동적 광산란법에 의하여 측정된 분산액의 평균 입자 크기 d90은 200 nm 미만이며, 특히 150 nm 미만이 본원 발명의 목적에 적합하다.
본원 발명의 분산액의 제타 포텐셜은 바람직하게는 20 mV 이상, 특히 30 mV보다 더 크다.
본원 발명의 분산액은 당해 분야의 당업자에게 공지된 분산 장치를 사용하여 제조될 수 있다. 이러한 장치는 에를 들면, 로터-스테이터 기기, 입자들이 서로와의 충돌에 의하여 분쇄되는 고-에너지 분쇄기, 플레너터리 반죽기, 교반되는 볼 분쇄기, 진동 볼 분쇄기, 진동대, 초음파 장치 또는 이들 장치의 조합일 수 있다.
실시예 :
비표면적은 DIN 66131에 따라 측정된다.
표면 특성은 큰-면적 (1 cm2) XPS/ESCA 분석(XPS = X-선 광전자 분광학; ESCA = 화학적 분석을 위한 전자 분광학)에 의하여 결정된다. 평가는 영국의 테딩톤에 있는 국립 물리학 연구소의 DIN 전문가 보고 No. 39, DMA(A)97에 있는 일반적인 평가, 및 "오베르플레켄-운트 미크로베레이히스아날리센" NMP816(DIN) 협회의 개발-수반 표준에서의 이전의 발견에 기초된다. 또한, 특수한 문헌으로부터 특별한 경우에 이용가능한 비교 스펙트럼을 참작한다. 수치는 각각의 경우에 지시되는 전자 등급의 상대적 감응성 인자들을 고려하여 배경 차분에 의하여 계산된다. 결과는 면적%로 보고된다. 정확도는 +/- 5% 상관으로서 추정된다.
제타 포텐셜은 전기역학적 소리 진폭(ESA)를 사용하여 pH 3-12 범위에서 측정된다. 이러한 목적을 위하여, 1%의 산화 세륨을 함유하는 현탁액이 준비된다. 분산은 초음파 로드(400W)를 사용하여 수행된다. 현탁액은 자성 고반기로 교반되고, Matec. 사의 ESA-8000 기기의 PPL-80 센서를 통한 튜브연동식 펌프를 사용하여 교반된다. 전위차 적정은 출발 pH 값으로부터 pH 12까지 5M의 NaOH를 사용하여 수행된다. 5M의 HNO3를 사용하여 pH 4까지의 역적정이 수행된다. 평가는 기기 소프트웨어 버전 pcava 5.94를 사용하여 수행된다.
여기서
제타 포텐셜
φ 부피 분율
Δρ 입자와 액체 사이의 밀도차
c 현탁액에서의 소리의 속도
η 액체의 속도
ε 현탁액의 유전 상수
l G(α) l 관성 보정
분산액은 초음파 핑거(Bandelin UW2200/DH13G), 세팅 8, 100%; 5분을 사용하여 물에서 초음파 처리하여 제조된다. 평균 응집체 직경은 Horiba사의 입자 크기 분석기 LB-500를 사용하여 측정된다.
실시예 1:
에어로졸은 50 중량%의 세륨(Ⅲ) 에틸헥사노에이트와 50 중량%의 2-에틸헥산산을 포함하는 용액 250 kg/h (용액의 줄(joule) 값: 29 kJ/kg)와 두 개의 유체 노즐(Schlick 사)에 의한 50 표준 m3/h의 미립화 대기로부터 반응 챔버 내부로 미립화 된다. 여기서, 수소(40 표준 m3/h) 및 제 1 대기(1800 표준 m3/h)로 구성된 수소/산소 불꽃이 타고, 에어로졸은 이 불꽃과 반응한다. 또한, 제 2 대기(3200 표준 m3/h)는 반응 챔버로 도입된다. 불꽃에서의 체류 시간은 약 20 ms이다. 0.5m 아래의 불꽃 온도는 1100℃이다.
물 900kg/h로부터 제조된 에어로졸은 후속적으로 20℃의 주입구 온도에서 200 표준 m3/h의 미립화 대기를 사용하는 두 개의 유체 노즐에 의하여 반응 챔버로 분사된다. 고형 산출물은 필터에서 기체상 물질로부터 분리된다. 반응 혼합물은 이 시점에서 이때 280℃의 온도를 가진다.
반응 챔버에서 반응 혼합물의 체류 시간은 1s 이다.
실시예 2 내지 4는 표 1에 나타나 있는 양과 그밖의 다른 공정 변수를 가지고 실시예 1과 유사한 방식으로 수행된다. 수득된 분말을 위한 분석 데이타는 표 2에 나타나 있다.
XPS/ESCA 분석 결과는 매우 순수한 표면이 존재함을 보여준다. Ce, C 및 O 이외의 다른 원소들은 전혀 검출되지 않는다. 탄산의 C는 약 289 eV의 결합 에너지를 나타낸다.
더욱이, 실시예 1 내지 4의 분말의 1% 분산액의 d50 과 d90 값이 표 2에 나타나 있다.
pH가 HNO3에 의하여 3.9로 맞추어진 물에서 실시예 3의 분말 5% 분산액의 입자 크기 분포는 82 nm의 d50 및 103 nm의 d90이다.
SiO2 표면은 본원 발명에 따른 분산액을 사용하여 연마될 수 있으며, 60000 N/ms의 pv에서 500 nm/min, 바람직하게는 1200 nm/min, 특히 1000 nm/min의 제거 속도가 달성된다.
도 1 및 도 2는 KOH를 사용하여 pH가 7.6으로 맞추어진 실시예 3으로부터의 분말의 0.5% 분산액의 연마 결과를 보여준다.
도 1은 접촉 압력과 속도의 산출 함수(N/ms)로서 제거 속도(nm/min)를 보여준다.
또한, 본원 발명에 따른 분산액이 사용될 때 SiO2와 Si3N4의 연마에서 측정된 모터 전류는 서로 다름을 발견하였다. 이는 STI (얕은 참호 고립)에서 유리하게 사용될 수 있다. STI의 목적은 SiO2를 매우 선택적으로 연마하고, 질화물층이 도달될 때, 연마 공정을 멈추는 것이다. 이러한 목적을 위하여 질화물을 보호함으로써 이러한 선택성을 증가시키는 첨가제가 분산액에 첨가될 수 있음이 공지되어 있다. 놀랍게도, 이러한 첨가제들은 본원 발명의 분산액의 경우에는 불필요하다.
도 2는 SiO2와 Si3N4에 대하여 시간(초)의 함수로서 모터 전류를 보여준다.
*) 세륨(Ⅲ) 용액;
**) 불꽃 아래 500 mm,
***) 물
*) 모든 실시예에서: Na < 5 ppm; Cl < 20 ppm;
**) pH = 4에서,
***) IEP = 등전점;
****) 합성/스퍼터 될 때; 스퍼터 될 때: 5 keV의 아르곤 이온으로 약 10분 동안 충돌시킴에 의한 표면 제거 후
도 1은 접촉 압력과 속도의 산출 함수(N/ms)로서 제거 속도(nm/min)를 보여준다.
도 2는 SiO2와 Si3N4에 대하여 시간(초)의 함수로서 모터 전류를 보여준다.

Claims (18)

  1. 분말의 표면 위에 그리고 분말 표면에 인접한 층에, 산화 세륨과 탄산기를 함유하는 결정질의 1차 입자를 포함하며 탄산기를 가지는 산화 세륨 분말, 여기서
    - 상기 분말은 25 내지 150　m2/g의 BET 표면적은 가지며, 1차 입자들은 5 내지 50　nm의 평균 직경을 가지고,
    - 상기 1차 입자 표면에 인접한 층은 5　nm 깊이를 가지며,
    - 상기 표면에 인접한 층의 탄산 농도는 탄산 농도가 가장 높은 표면으로부터 안쪽으로 감소하고,
    - 상기 표면 위에서 탄산기로 인한 탄소 함량은 5 내지 50 면적%이고, 상기 표면에 인접한 층에서 5nm의 깊이에서는 0 내지 30 면적%이며,
    - 분말에 기초하여 CeO2 로 계산된 산화 세륨의 함량은 99.5 중량% 이상이며 그리고
    - 유기 및 무기 탄소를 모두 포함하는 탄소 함량은 분말에 기초하여 0.01 내지 0.3 중량%임.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 1차 입자들은 응집되어 있음을 특징으로 하는 산화 세륨 분말.
  3. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 나트륨의 비율은 < 5 ppm 이며, 염소의 비율은 < 20 ppm 임을 특징으로 하는 산화 세륨 분말.
  4. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 BET 표면적은 30 내지 100 m2/g임을 특징으로 하는 산화 세륨 분말.
  5. - 에어로졸이 반응 챔버에서 600℃ 내지 1500℃의 반응 온도에서 산소-함유 기체와 반응되고, 반응 혼합물은 냉각되어, 후속적으로 기체상 물질로부터 필터를 사용하여 분말이 분리되며,
    - 에어로졸은 유기 용매 또는 용매 혼합물과 하나 이상의 미립화 기체에 의하여 용매에 용해된 산화가능한 유기 세륨(Ⅲ) 화합물을 함유하는 하나 이상의 용액의 미립화에 의하여 수득되고,
    - 에어로졸의 부피-기초 평균 액적 직경 D30은 30 내지 100 ㎛이고, 반응 챔버에서의 평균 체류 시간은 0.1 초 내지 5 초이며,
    - 반응 혼합물은 반응 챔버를 떠난 후 반응 혼합물에 물 액적을 분사시킴에 의하여 냉각되는, 탄산기를 가지는 산화 세륨 분말 제조 방법에 있어서,
    - 상기 물 액적은 100 ㎛ 미만의 평균, 부피-기초 물 액적 직경을 가지며
    - 물 액적을 생성하기 위하여, 다음 방정식 Ⅰ에 따른 양으로 물이 첨가됨을 특징으로 하는 산화 세륨 분말 제조 방법
    mH2O = [cpliq*(Tb-T0) + dhv + cpg*(Te-Tb)]/3600*Q (I)
    이때
    - Q= 모든 출발 물질의 총 연소 엔탈피 (KW)
    - mH2O = 최종 온도 Te 를 달성하는데 필요한 H2O의 양(kg/h)
    - To = 물의 주입구 온도
    - Tb= 1 바에서의 물의 끓는점
    - dhv = 물의 증발 엔탈피
    - cpliq = 50℃에서 물의 열 용량
    - cpg = 150℃에서 수증기의 열용량, 여기서
    - T0 = 5-50℃, Tb = 100℃, Te = 200-400℃, dhv = 2256.7 kJ/kg, cpliq = 4.181 kJ/kg*K 및 cpg = 1.98 kJ/kg*K.
  6. 제 5항에 있어서, 연료 기체가 상기 반응 혼합물에 부가적으로 첨가됨을 특징으로 하는 산화 세륨 분말 제조 방법.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 람다는 ≥ 1.5 이며, 람다는 각 경우 mol/h로, (대기 + 만약 적절하다면 미립화 기체) 중의 산소의 합/(세륨(Ⅲ) 화합물 + 연료 기체)의 합으로부터 계산됨을 특징으로 하는 산화 세륨 분말 제조 방법.
  8. 제 5항 또는 제 6항에 따라 수득가능한 탄산기를 가지는 산화 세륨 분말.
  9. 제 1항에 따른 탄산기를 가지는 산화 세륨 분말을 함유하는 분산액.
  10. 제 9항에 있어서, 분산액의 구성성분이 탄산기, 물, 그리고 선택적으로 pH 조절제를 가지는 산화 세륨 분말임을 특징으로 하는 분산액.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 산화 세륨 분말의 함량은 0.5 내지 60 중량%임을 특징으로 하는 분산액.
  12. 제 9항에 있어서, pH는 3 내지 8임을 특징으로 하는 분산액.
  13. 제 9항에 있어서, 동적 광산란법에 의하여 측정된 평균 입자 크기 d50은 120 nm 미만임을 특징으로 하는 분산액.
  14. 제 9항에 있어서, 동적 광산란법에 의하여 측정된 평균 입자 크기 d90은 200 nm 미만임을 특징으로 하는 분산액.
  15. 제 9항에 있어서, 분산액의 제타 포텐셜은 20 mV 이상임을 특징으로 하는 분산액.
  16. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 화학기계적 연마를 위하여 사용됨을 특징으로 하는 산화 세륨 분말.
  17. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 촉매로서, UV 흡수제로서, 토너 성분으로서, 또는 연료 전지의 성분으로서 사용됨을 특징으로 하는 산화 세륨 분말.
  18. 제 9항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 화학기계적 연마를 위하여 사용됨을 특징으로 하는 분산액.
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