TWI331598B - Cerium oxide powder and cerium oxide dispersion - Google Patents

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TWI331598B TW095129226A TW95129226A TWI331598B TW I331598 B TWI331598 B TW I331598B TW 095129226 A TW095129226 A TW 095129226A TW 95129226 A TW95129226 A TW 95129226A TW I331598 B TWI331598 B TW I331598B
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1331598 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於以氧化鈽爲基底之粉末,其製 途。本發明進一步關於包含此粉末之分散液。 【先前技術】 氧化鈽爲重要的觸媒組成分。此外,氧化鈽 電子組件拋光用的重要材料。特別是在化學機械 中,期刊和專利文獻包含許多改良氧化铈粉末和 散液的性質的論著。 氧化鈽通常是經由將氫氧化鈽或碳酸铈予以 備。然後將煅燒過的氧化物硏磨和篩析。 濕式化學途徑和氣相法也都是已知者。氧化 水熱合成予以製備,如在US 5389352中所載者 係將姉(III)鹽在高溫和壓力下氧化地轉化成氧 結晶化爲細微粒子形式。 氣相法諸如噴霧熱解法爲特別重要者,其中 質’常呈氣溶膠形式,係在火焰中氧化者。一種 述於 EP-A- 1 1 42830 中。 於 J. Mater. Res·,Vol· 17,第 1 3 56- 1 3 62 頁 中’ Pratsinis等人述及經由在包含醋酸、異辛欠 醇的溶劑混合物中之乙酸铈溶液,利用在氧/甲 的氧予以氧化,進行火焰噴霧熱解以製備具有高 氧化鈽粉末。該溶劑混合物對於不含相當粗粒子 備及其用 爲玻璃和 拋光領域 氧化铈分 锻燒而製 铈可經由 。其中, 化铈,其 氧化鈽先 此等方法 (2002 ) 笔和2-丁 烷火焰中 結晶度的 的氧化鈽 (2) (2)1331598 粉末之製備係必要者。 WO 20〇4/0〇5184Α1請求一種製備金屬氧化物之方法 ,其中係從溶液產生液滴且將這些液滴在火焰中氧化。該 溶液含有至少一種起始物及以總溶液計算至少60%作爲溶 劑之羧酸。 從WO0 1 /3 63 3 2A1得知一種製備包含粗和細物質的氧 化铈之方法。此方法揭示氧化铈先質的氣溶膠在 700-1 100 K高溫區內的燃燒。 DE-A- 1 025 1 029揭示一種熱生成氧化铈粉末,其具有 一粗部份,包含著平均直徑爲從30至200奈米的晶狀非 聚集粒子;及一細部份,爲具有從5至50奈米平均聚集 物直徑和從15至200平方米/克的BET表面積之細晶狀 、一起生長的原粒子之聚集物形式。 EP-A- 1 50694〇揭示一種多晶氧化铈粉末,其係呈具 有從70至150平方米/克的比表面積,從5至20奈米的 平均原粒子直徑和從20至1〇〇奈米的平均投影聚集物直 徑之原粒子聚集物形式:及含有此氧化鈽粉末之分散液。 此外,也有述及用於化學機械拋光的多種含氧化鈽之 分散液。 EP-A- 1 203 80 1揭示一種含有經氧化鈽摻雜的熱生成 二氧化矽之水性分散液,其中的氧化铈係通過铈鹽溶液或 懸浮液的氣溶膠而導入且該分散液中的平均粒子尺寸小於 1 00奈米。 EP-A- 1 3 3 080揭示一種水性分散液,其所含粒子具有 (3) (3)1331598 —經摻雜、熱生成低結構化二氧化矽核心’與一氧化鈽殼 ,且其不超過0.2微米之平均次級粒子尺寸。 DE-B-10342826揭示一種不含大於1微米的任何粒子 之熱生成氧化铈分散液。 US 6827752請求一種經聚丙烯酸酯安定化的氧化鈽 分散液。 US 6443 8 1 1請求一種在含有陽離子界面活性劑的中 性至弱鹼性介質中之氧化铈分散液。 US 64202 69請求一種氧化铈分散液,其具有在從8 至12範圍內之pH且含有一分散劑,較佳爲水溶性有機聚 合物,水溶性陰離子或非離子界面活性劑或水溶性胺。 先前技藝氧化铈分散液的缺點在於只有在含有添加劑 時才能在中性至弱鹼性範圍中達到令人滿意的安定性。 【發明內容】 所以,本發明的一項目的爲提供一種以氧化铈爲基底 的分散液且,在沒有額外添加劑之下,就可在中性至弱鹼 性範圍內足夠安定而能用於化學機械拋光。 本發明的另一項目的爲提供一種以氧化铈爲基底的粉 末以作爲分散液的基礎。另一項目的爲提供一種製備此粉 末之方法。 本發明提供一種氧化鈽粉末,其具有碳酸根且包含晶 狀原粒子’該原粒子在彼等的表面上及靠近表面的一層內 包含氧化鋪和碳酸根,其中 (4) (4)1331598 - 該粉末具有從25至150平方米/克的BET表面 積, - 該等原粒子具有從5至50奈米的平均直徑, - 靠近原粒子表面的該層具有約5奈米之深度, - 在靠近表面的該層內之碳酸根濃度係從碳酸根濃 度爲最高的表面朝內遞減, - 在表面上的因碳酸根所致碳含量爲從5至50面 積%,且在靠近表面的該層內於約5奈米深度處 之該含量爲從0至30面積%, - 氧化鈽的含量,以Ce02計算且以該粉末爲基準 計,爲至少9 9.5重量%,且 - 碳含量,包括有機和無機碳,以粉末爲基準計, 爲從0.01至0.3重量%。 本發明粉末中的碳酸根可在表面上及深達約5奈米的 深度處都可偵測到。該等碳酸根係化學鍵結且可,例如, 以結構a-c形式存在。
碳酸根可,例如以XPS/ESCA分析予以偵測。要偵 測靠近表面的層內所含碳酸根,可利用氬離子碰撞移除部 份表面且同樣地利用XPS / ESCA分析所得新表面( XPS = X-射線光電子光譜術;ESCA=化學分析用電子光譜 (5) (5)1331598 術)。 於本發明粉末中,原粒子可呈隔離形式或可或多或少 地強烈聚集。原粒子較佳爲大部份呈聚集形式。 本發明粉末可較佳地具有< 5ppm的鈉及< 2〇ppm的 氯。所提及的元素在化學機械拋光中通常只容許以少量存 在。 再者,本發明粉末的BET表面積可較佳爲從3〇至 1〇〇平方米/克,且對於拋光應用而言,特別較佳者爲40 至80平方米/克的BET表面積。 本發明進一步提供一種製備具有碳酸根的氧化姉粉末 之方法,其中 - 令一氣溶膠與含氧之氣體在一反應室內,於從 600°C至1500°C,較佳者從900°C至1200°C的反 應溫度下反應,將反應混合物冷卻且隨後利用過 濾器從氣態物質分離出該粉末,其中 - 該氣溶膠係經由將至少一含有一有機溶劑或溶劑 混合物與一溶解在其內的可氧化有機鈽(III)化 合物之溶液利用至少一種霧化氣體予以霧化而得 ,且 - 該氣溶膠所具以體積爲基準之平均液滴直徑D30 爲從30至100微米且在該反應室內的平均滯留 時間爲從0.1秒至5秒, 其中 - 該反應混合物係在離開該反應室之後經由噴布水 -9 - 1331598
滴於其內予以冷卻, - 該水滴具有小於100微米的以體積爲基準之平均 液滴直徑,且 - 爲產生該水滴,係根據方程式I的量來添加水 mH2〇 = [cpiiq*(Tb-T〇) + dhv + cpg*(Te-Tb)]/3600*Q ⑴ 其中 -Q =所有起始物質的總燃燒焓,單位KW -mH2〇 =達到終端溫度Te所需的H2〇量,單 位仟克/時 - TQ =水的進入溫度 - Tb =水在1巴(bar )下的沸點 -Te =終端溫度 - dhv =水的汽化焓 - cpnq =水在50°c的熱容量 -cpg=水蒸氣在I50°c的熱容量, 且
- T〇 = 5-50〇C,Tb = 100〇C,Te = 200-400。。, dhv = 2256.7 kJ/kg,cp,iq = 4.181 kJ/kg *K ,且 cpg = 1.98 kJ/kg *Κ。 該含氧的氣體通常爲空氣或用氧氣增濃的空氣。 有關霧化氣體,可以在本發明方法中使用反應性氣體 諸如空氣,氧氣增濃的空氣及/或惰性氣體諸如氮氣。鈽 (III )溶液通量/霧化氣體量的比例通常爲從0.1至25 仟克/標準立方米且特別較佳者從0.5至5仟克/標準立 •10- 1331598 ⑺ 方米。一或多個二-流體或多流體噴嘴特別適合用於霧化 。霧化壓力通常爲從1至1〇〇巴(bar)。 於本發明一較佳具體實例中,於反應混合物中另外加 入燃料氣體。適當的燃料氣體爲,特別是,氫氣、甲烷、 乙烷、丙烷、丁烷、天然氣。燃料氣體的添加量首先且最 重要地決定於含铈(III)化合物的溶液之添加量,其組成 及焦耳値。通常,燃料氣體/溶液的比爲從0.1至2標準 立方米/仟克。 此外,也爲有利的是在反應室內另外導入次級空氣。 一般而言’次級空氣的量爲使得次級空氣對初級空氣的比 例成爲從0.1至1 0。 本發明方法可較佳地進行成使得在導入的含氧的氣體 量中之氧氣比例大於使鈽(III)化合物與燃料氣體完全 反應所需者。特別有利者爲使λ 2 1 · 5,其中Λ係從(空 氣+適當的霧化氣體)中的氧氣總和/(鈽(III )化合物 +燃料氣體)的總和所計算出者,於每一情況中的單位皆 爲莫耳/時。非常特別較佳者爲2< λ <5。 有關鈽(III )化合物,可以使用,特別是,鈽的烷氧 化物及/或鈽的羧酸鹽。有關該烷氧化物,較佳者爲使用 乙氧化物、正丙氧化物、異丙氧化物、正丁氧化物及/或 第三丁氧化物。有關羧酸鹽,可以使用以下列酸爲基礎的 化合物:乙酸、丙酸、丁酸、己酸、草酸、丙二酸、丁二 酸' 戊二酸、己二酸、辛酸、2-乙基己酸、戊酸、癸酸及 /或月桂酸。可以特別有利地使用2 -乙基己酸鹽及/或 -11 - (8) (8)1331598 月桂酸鹽。 作爲有機溶劑或作爲有機溶劑混合物的組成分,較佳 者係使用醇類諸如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇 或第三丁醇;二醇類諸如乙二醇、戊二醇、2-甲基-2,4-戊 二醇;二烷基醚類諸如乙醚、第三丁基甲基醚或四氫呋喃 ;C^-Cu羧酸類諸如乙酸、丙酸、丁酸、己酸、草酸、丙 二醇、丁二酸、戊二酸、己二酸、辛酸、2-乙基己酸 '戊 酸、癸酸、月桂酸。再者,可以使用乙酸乙酯、苯、甲苯 、石腦油及/或石油精。較佳者爲使用含有C2_CI2羧酸 ,尤其是2-乙基己酸及/或月桂酸之溶液。 本發明進一步提供氧化鈽粉末,其具有碳酸根且可用 本發明方法獲得。 本發明進一步提供一種分散液,其包含本發明具有碳 酸根的氧化鈽粉末。 該分散液的液體相可爲水,一或多種有機溶劑或水/ 有機組合,該等相較佳者爲可混溶者。該分散液可另外包 含pH調節劑、表面活性添加劑及/或防腐劑。不過,含 表面活性添加劑的分散液不是有利者。取而代之者,有利 的是只由具有碳酸銀的氧化鈽粉末,水和隨意地pH調節 劑所構成之分散液。 含碳酸根的氧化铈粉末之含量可較佳地爲從0.5至60 重量%。特別較佳者爲含有從20至50重量%,特別者從 35至45重量%本發明粉末之水性分散液。再者,在高達 40重量%的粉末濃度,23 °C溫度及從1至1000 s-1的剪切 -12- (9) (9)1331598 速率下,具有< 30 mP as,特別較佳者< 20 mP as之本發明 水性分散液是較爲理想的。 本發明水性分散液的pH較佳爲在3至8的範圍內。 爲貯存該分散液,通常經由添加酸將PH調定在3至4的 値。硝酸特別可用於此目的。在此PH範圍內,分散液的 安定性特別高。 在使用水性分散液作爲拋光劑時,可調定從7至8的 pH値,例如,利用氨或氫氧化鉀。在此範圍內,該分散 液顯示出令人滿意的安定性,即使不含表面活性添加劑也 一樣。 其經由利用動態光散射測定的平均粒子尺寸d5()爲小 於120奈米,特別者小於100奈米之分散液特別適合用於 拋光程序。 再者,其經由利用動態光散射測定的平均粒子尺寸 d90爲小於200奈米,特別者小於1 50奈米之分散液也適 用於此目的。 本發明分散液的仄他電位(zeta potential )可較佳爲 至少20mV,特別者大於30mVe 本發明分散液可利用諳於此技者所知悉的分散裝置予 以製造。此等可爲,例如,轉子-定子機、於其內係經由 彼此碰撞而硏磨粒子之高能磨機,軌道運行式揑合器、攪 拌球磨機、振動式球磨機、搖動台、超音波裝置或上述裝 置的組合。 -13- (10) 1331598 【實施方式】 實施例 比表面積係根據D IN 6 6 1 3 1予以測定。
表面性質係以大面積(1平方公分)XPS/ESCA分析 予以測定(XPS = X-射線光電子光譜術;ESCA=化學分析 用電子光譜術)。其評估係根據the National Physics Laboratory,Teddington,UK 的 DIN 專家報告 No.39,DMA (A) 97 中的一般建議及工作委員會“OberflSchen- und Mikrobereichsanalysen” NMP816 ( DIN)對發展-伴隨性標 準化之先前發現。此外,也慮及得自專業文獻針對特別情況 之比較光譜。該等値係在顧及每一情況中所示的電子級相對 敏感性因素之下以背景減除法計算出者。其結果係以面積百 分比表示。準確度經估計爲+/ - 5 %相對値。 仄他電位係在 pH範圍3-12內利用動電聲幅( electrokinetic sound amplitude) ( ESA)予以測定。爲此 目的,製備包含1 %氧化鈽的懸浮液。懸浮係利用超音波 棒(400W )進行。利用磁攪拌器攪拌懸浮液且利用蠕動 泵抽取通過得自Matec的ESA-800儀器之PPL-80感測器 。自起始pH値,使用5M NaOH以電位計滴定到PH12。 使用5M HN〇3進行逆滴定到pH4。利用儀器軟體版本 pcava 5.94進行評估。 γ ESA η c =_ φ · Ap ο· I G{(x) \'S-& 其中t 仄他電位 14- (11) 133-1598 Φ 體 積 分 率 △P \ΙλΧ· fiZ. 子 與 液 體 之 間 的 密度差値 C 聲 音 在 懸 浮 液 中 的 速度 η 液 體 黏 度 ε 懸 浮 液 的 介 電 常 數 Ι〇(α)| 慣 性 修 正 分散液係在水中使用超音波指(Bandelin UW2200/ DH13G;設定8,100%; 5分鐘)進行超音波處理而製成 。平均聚集物直徑係利用粒子尺寸分析儀LB-500 (得自 Η 〇 r i b a )測定。 實施例1 : 從250仟克/時的包含50重量%乙基己酸鈽(III ) 和50重量% 2 -乙基己酸的溶液(溶液的焦耳値:29 kJ/ kg ):及50標準立方米/時的霧化空氣,利用二-流體噴嘴 (得自S chi i ck )製造氣溶膠且予以霧化到反應室內。於此 室內,燃燒著由氫氣(40標準立方米/時)和初級空氣( 1800標準立方米/時)所構成的氫/氧焰且使氣溶膠在此 火焰內反應。此外,也將次級空氣(3 200標準立方米/時 )導到反應室內。在火焰內的滯留時間爲約20毫秒。火焰 下0.5米處的溫度爲1100°C。 隨後將從9 00仟克/時的水產生的氣溶膠利用二流體 式噴嘴使用200標準立方米/時的霧化空氣在20°C入口 -15- (12) (12)1331598 溫度下噴霧到反應室中。將固體產物從氣態物質分離在一 濾器上。於此時點的反應混合物具有28 0°C之溫度。 反應混合物在反應室內的滯留時間爲1秒。 實施例2至4係以類似於實施例1之方式進行’但所 用量及其他程序參數爲表1中所示者。表2中示出所得粉 末的分析數據。 XPS/ ESCA分析結果顯示含有非常純的表面。除了 C e、C和0之外,沒有其他元素可偵測到。碳酸根的C顯 示出約289 eV之鍵能。 再者,表2顯示出得自實施例1至4的粉末之1 %分 散液所具d5〇和d9〇値。 得自實施例3的粉末在水中的5 %分散液(其pH業經 利用ΗΝ03調定到3.9)之粒子尺寸分布顯示82奈米之 d50及1 03奈米之d90。
Si02表面可以使用本發明分散液予以拋光且在60000 N/ ms的 pv下,可達到> 500奈米/分,較佳者高達 1200奈米/分,特別者1000奈米/分之移除速率。 圖1和圖2顯示利用KOH將pH調定到7.6後的實施 例3粉末0.5 %分散液之拋光結果。 圖1顯示以奈米/分爲單位的移除速率,相對於以N /ms爲單位的接觸壓力乘以速度的乘積之關係。 此外,經發現在使用本發明分散液時,於Si02和 Si3N4的拋光中所測得之馬達電流互有不同。此點可以有 利地用在 STI 中(淺溝隔離(shallow trench isolation) -16- (13)1331598 )。STI的目標爲非常選擇性地拋光Si〇2及在達到氮化物 層之時停止拋光。習知的是’爲此目的可在分散液中加A 可經由保護氮化物層以增加此種選擇性之添加劑。令·人韵: 異地,在本發明分散液的情況中不需要此等添加劑。 圖2顯示出對於Si〇2和SisN4的馬達電流相對於以秒 爲單位的時間之關係》 表 1 : 用量與設定 實施例 1 2 3 4 鈽(ΙΠ)溶液 仟克/時 250 2.3 12 14 霧化空氣* 標準立方米/時 50 3 20 20 氫氣 標準立方米/時 40 2 4 4.5 初級空氣 標準立方米/時 1800 10 110 110 二級空氣 標準立方米/時 3200 25 160 160 總空氣 標準立方米/時 5050 28 290 290 總氧 標準立方米/時 1058 5.86 60 60 λ 2.7 3 3 2.6 溫度** °C 1100 1100 1060 1055 滞留時間 秒 1 1.4 0.9 0.95 水 仟克/時 900 10 100 110 霧化空氣* * * 標準立方米/時 200 5 30 50 溫度To °c 20 20 20 20 溫度Te °c 280 310 300 290 *)姉(III)溶液;**)火焰下500毫米處;***)水 -17- (14)1331598 表2:本發明粉末的分析値 實施例 1 2 3 4 BET 平方米/克 120 60 58 25 Ce02* 重量% 99.85 99.79 99.82 99.8 C 重量% 0.12 0.14 0.1 0.15 仄他電位** mV 41 48 52 46 IEP*** pH 9 9.6 10.6 9.8 C is**** 面積% 28.7/26.4 19.0/11.2 15.2/5.9 27.4/11.8 dso 奈米 105 110 114 110 d90 奈米 175 185 198 180 *)於所有實施例中:Na<5 ppm ; C1 <20 ppm ; **)於 pH = 4 ; ***) ΙΕΡ =等電點;****)如經合成/濺鍍者;濺鍍:在用氬離子, 5 keV,碰撞約10分鐘以移除表面之後 【圖式簡單說明】 圖1顯示在實施例3粉末之0.5 %分散液的拋光中, 移除速率(奈米/分)相對於接觸壓力與速度之乘積(N / m s )的關係。 圖2顯示在實施例3粉末之〇.5 %分散液的拋光中, 對Si02和Si3N4而言,馬達電流相對於時間(秒)的關係 -18-

Claims (1)

1331598 十、申請專利範圍 >1 口修(更)正飯罗·: ^ *ί —----- 附件3:第95129226號專利申請案 中文申請專利範圍替換本民國98年12月24曰呈 1. —種氧化铈粉末,其具有碳酸根且包含晶狀原粒子 ,該原粒子在其表面上及靠近表面的一層內含有氧化鈽和 碳酸根,其中 • 該粉末具有從25至150平方米/克的BET表面 積, - 該等原粒子具有從5至50奈米的平均直徑, - 靠近原粒子表面的該層具有約5奈米之深度, - 在靠近表面的該層內之碳酸根濃度係從碳酸根濃 度爲最高的表面朝內遞減, - 在表面上的因碳酸根所致碳含量爲從5至50面 積%,且在靠近表面的該層內於約5奈米深度處 之該含量爲從0至30面積%, - 氧化铈的含量,以Ce02計算且以該粉末爲基準 計,爲至少9 9.5重量%,且 - 碳含量,包括有機和無機碳,以粉末爲基準計, 爲從0·01至0.3重量%。 2. 根據申請專利範圍第1項之具有碳酸根的氧化铈粉 末,其中該原粒子係聚集者。 3. 根據申請專利範圍第1或2項之具有碳酸根的氧化 铈粉末,其中鈉的比例爲<5ppm且氯的比例爲<20ppm。 [S] 1331598 4·根據申請專利範圍第1或2項之具有碳酸根的氧化 鈽粉末,其中該BET表面積爲從30至100平方米/克。 5·—種製備具有碳酸根的氧化铈粉末之方法,其中 - 令一氣溶膠與含氧之氣體在一反應室內,於從 600°C至1 500°C的反應溫度下反應,將反應混合 物冷卻且隨後利用過濾器從氣態物質分離出該粉 末,其中 - 該氣溶膠係經由將至少一含有一有機溶劑或溶劑 混合物與一溶解在其內的可氧化有機鈽(III)化 合物之溶液利用至少一種霧化氣體予以霧化而得 ,且 - 該氣溶膠的以體積爲基準之平均液滴直徑D3q爲 從30至100微米且在該反應室內的平均滯留時 間爲從〇. 1秒至5秒,. 該方法的特徵在於 - 該反應混合物係在離開該反應室之後經由噴布水 滴於其內予以冷卻, • 該水滴具有小於100微米的以體積爲基準之平均 液滴直徑,且 - 爲產生該水滴,係根據方程式I的量來添加水 ιπη2〇 = [cp“q * (Tb_T〇) + dhv + cpg* (Te-Tb)]/3 600* Q ⑴ 其中 - Q=所有起始物質的總燃燒焓’單位KW - mH20 =達到終端溫度Te所需的ΙΟ量’ -2- 1331598 單位仟克/時 - Τ〇 =水的入口溫度 - Tb =水在1巴(bar )下的沸點 ' - Te =終端溫度 ' * dhv =水的汽化焓 cpliq =水在5〇t:的熱容量 - cpg=水蒸氣在15〇。(:的熱容量, φ 其中 - To ; 5 - 5 0 °C,Tb =100°C,Te = 200-400 °c, dhv = 2256.7 kJ/kg,c ρ ι i q — 4.181 kJ/kg % ,’且 cpg =1.98 kJ/kg 0 • 6 ·根據申請專利範圍第5項之方法’其中另外將燃料 氣體添加到反應混合物中。 7·根據申請專利範圍第5或6項之方法,其中Λ爲含 !.5 ’ λ係從(空氣+適當的霧化氣體)中的氧氣總和/ ( • 鈽(111 )化合物+燃料氣體)總和計算出來,每一者的單 位爲莫耳/時。 8. —種含有根據申請專利範圍第1-4項中任一項之具 有碳酸根的氧化鈽粉末或藉由申請專利範圍第5-7項中任 一項之方法所製備之具有碳酸根的氧化鈽粉末之分散液。 9·根據申請專利範圍第8項之分散液,其中其組成份 爲具有碳酸根的氧化铈粉末、水和隨意的pH調節劑。 1〇·根據申請專利範圍第8或9項之分散液,其中該 氧化铈粉末的含量爲從0.5至60重量%。 -3- 1331598 11·根據申請專利範圍第8或9項之分散液,其中該 pH爲從3至8。 12. 根據申請專利範圍第8或9項之分散液,其中利 用動態光散射法測定的平均粒子尺寸d5G爲小於1 20奈米 〇 13. 根據申請專利範圍第8或9項之分散液,其中利 用動態光散射法測定的平均粒子尺寸d9G爲小於200奈米 〇 14. 根據申請專利範圍第8或9項之分散液,其仄他 電位(zeta potential )爲至少 20 mV。 1 5 . —種申請專利範圍第1 -4項中任一項之具有碳酸 根的氧化鈽粉末或藉由申請專利範圍第5 - 7項中任一項之 方法所製備之具有碳酸根的氧化鈽粉末或申請專利範圍第 8-14項中任一項之分散液的用途,其係用於化學機械拋 光。 16.—種申請專利範圍第1-4項中任一項之具有碳酸 根的氧化鈽粉末或藉由申請專利範圍第5 - 7項中任一項之 方法所製備之具有碳酸根的氧化铈粉末之用途,其係作爲 觸媒,作爲UV吸收劑’作爲調色劑組成分或作爲燃料電 池的組成分。
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005040157A1 (de) 2005-08-25 2007-03-01 Degussa Ag Paste aus nanoskaligem Pulver und Dispergiermittel
US10435639B2 (en) 2006-09-05 2019-10-08 Cerion, Llc Fuel additive containing lattice engineered cerium dioxide nanoparticles
US8883865B2 (en) 2006-09-05 2014-11-11 Cerion Technology, Inc. Cerium-containing nanoparticles
EP2064153B1 (en) 2006-09-05 2016-06-29 Cerion LLC Method of preparing cerium dioxide nanoparticles
DE102007008232A1 (de) 2007-02-20 2008-08-21 Evonik Degussa Gmbh Dispersion enthaltend Ceroxid und kolloidales Siliciumdioxid
DE102007008279A1 (de) 2007-02-20 2008-08-21 Evonik Degussa Gmbh Ceroxid und Schichtsilikat enthaltende Dispersion
DE102007035992A1 (de) 2007-05-25 2008-11-27 Evonik Degussa Gmbh Ceroxid, Siliciumdioxid oder Schichtsilikat und Aminosäure enthaltende Dispersion
DE102007062572A1 (de) 2007-12-22 2009-06-25 Evonik Degussa Gmbh Ceroxid und kolloidales Siliciumdioxid enthaltende Dispersion
DE102007062571A1 (de) 2007-12-22 2009-06-25 Evonik Degussa Gmbh Ceroxid und Schichtsilikat enthaltende Dispersion
DE102008008184A1 (de) * 2008-02-08 2009-08-13 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zum Polieren einer Siliciumoberfläche mittels einer ceroxidhaltigen Dispersion
DE102008008183A1 (de) * 2008-02-08 2009-08-13 Evonik Degussa Gmbh Ceroxidpartikel enthaltende Dispersion und deren Verwendung zum Polieren von Gläsern
CN101555387B (zh) * 2008-04-07 2012-08-22 北京有色金属研究总院 一种核壳结构的稀土抛光材料及其制备方法
DE102008002321A1 (de) 2008-06-10 2009-12-17 Evonik Degussa Gmbh Ceroxid und partikuläres Additiv enthaltende Dispersion
KR20120024824A (ko) * 2009-06-25 2012-03-14 에보니크 데구사 게엠베하 산화 세륨 및 이산화 규소를 포함하는 분산액
DE102009027211A1 (de) 2009-06-25 2010-12-30 Basf Se Ceroxid und Siliciumdioxid enthaltende Dispersion
DE102009046849A1 (de) 2009-11-18 2011-05-19 Evonik Degussa Gmbh Ceroxid und Siliciumdioxid enthaltende Dispersion
KR101075966B1 (ko) * 2010-03-09 2011-10-21 주식회사 엘지화학 결정성 산화세륨 및 이의 제조 방법
DE102011075918A1 (de) 2011-05-16 2012-11-22 Evonik Degussa Gmbh Auf organischem Lösungsmittel basierende Metalloxid-Dispersion
WO2015058037A1 (en) 2013-10-17 2015-04-23 Cerion, Llc Malic acid stabilized nanoceria particles
WO2019045151A1 (ko) * 2017-08-31 2019-03-07 주식회사 나노신소재 표면처리된 산화 세륨 분말 및 연마 조성물
CN110165269B (zh) * 2019-05-28 2022-06-24 盐城市新能源化学储能与动力电源研究中心 一种固体氧化物燃料电池复合电解质及其制备方法
CN111883788A (zh) * 2020-06-24 2020-11-03 华南理工大学 一种氧化铈基中低温固体氧化物燃料电池关键材料的制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2584388B1 (fr) * 1985-07-03 1991-02-15 Rhone Poulenc Spec Chim Composition a base d'oxyde cerique, sa preparation et ses utilisations
JP2001089748A (ja) * 1999-07-16 2001-04-03 Seimi Chem Co Ltd 研磨剤
AU1621001A (en) * 1999-11-17 2001-05-30 Cabot Corporation Ceria composition and process for preparing same
US6887566B1 (en) * 1999-11-17 2005-05-03 Cabot Corporation Ceria composition and process for preparing same
TW528796B (en) * 2000-12-13 2003-04-21 Mitsui Mining & Amp Smelting C Cerium-based abrasive and method of evaluating the same
EP1378489A1 (en) * 2002-07-03 2004-01-07 Eidgenössische Technische Hochschule Zürich Metal oxides prepared by flame spray pyrolysis
JP3861144B2 (ja) * 2002-09-20 2006-12-20 独立行政法人物質・材料研究機構 易焼結性ナノ球状セリア系化合物粉末の製造方法
DE10337199A1 (de) * 2003-08-13 2005-03-10 Degussa Ceroxidpulver
JP3925932B2 (ja) * 2004-01-08 2007-06-06 株式会社 東北テクノアーチ 有機修飾金属酸化物ナノ粒子の製造法
DE102005029542A1 (de) * 2005-02-05 2006-08-10 Degussa Ag Verfahren zur Herstellung von Metalloxidpulvern

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