专利名称：二氧化铈及其形成方法
技术领域：
本披露总体上涉及二氧化铈材料和用于形成二氧化铈材料的方法以及系统。
背景技术：
研磨材料被用于不同的工业中以去除疏松物质或影响产品的表面特征，例如光 泽、质地(texture)及均勻性。例如，金属部件制造商们使用磨料将表面精制(refine)并 抛光成均勻光滑表面。同样地，光学器件制造商们使用研磨材料来生产防止所不希望的光 衍射以及散射的无缺陷表面。此外，半导体制造商们可对基片材料进行抛光以产生用于形 成电路部件的低缺陷表面。就某些应用而言，制造商们典型地希望研磨材料具有高的切削速率。然而，在去除 速率与抛光表面品质之间经常存在着折衷办法。更细颗粒研磨材料典型地产生更光滑的表 面，但可能具有更低的材料去除速率。更低的材料去除速率导致了更低的产量以及增加的 成本。另一方面，更大颗粒研磨材料具有更高材料去除速率，但可能会在抛光表面产生划 痕、凹陷及其他变形。二氧化铈(IV)或铈土是用于对基于SiO2的组合物进行抛光的陶瓷微粒。通常， 铈土在抛光过程中通过机械方式去除了 Si02。另外，当与其他材料比较时，对于SiO2的其 化学活性改进了去除速率。为了将二氧化铈基颗粒用于电子应用(如半导体化学机械抛光 (CMP)、光掩膜抛光、或硬盘抛光)中，这些颗粒应是充分研磨的以便以高速率抛光而不会 在抛光表面中产生划痕、凹陷、或其他变形，且此外应没有污杂物。随着器件制造技术持续 地缩小特征尺寸，这些缺陷和污染物明显增加。这样，一种改进的研磨微粒和其形成的研磨浆料将是令人希望的。发明披露在一个具体实施方案中，一种微粒材料包括二氧化铈颗粒，这些颗粒具有在约 70nm至约120nm范围内的一次粒径和在约80nm至约150nm范围内的二次粒径分布。在另一实施方案中，一种微粒材料包括二氧化铈颗粒，这些颗粒具有在约70nm至 约120nm范围内的一次粒径和至少为约6. 6g/cm3密度。在又一实施方案中，一种微粒材料包括二氧化铈颗粒，这些颗粒具有约SOnm至约 199nm范围内的二次粒径分布和至少为约6. 6g/cm3密度。在另一实施方案中，一种研磨浆料包括一种微粒材料。该微粒材料包括二氧化铈 颗粒，这些颗粒具有在约80nm至约199nm范围内的二次粒径分布和至少为约6. 6g/cm3密度。在再一实施方案中，一种形成二氧化铈材料的方法包括将一种碱金属碱与一种硝 酸铈(III)水溶液进行混合、使该混合物老化以形成二氧化铈颗粒、将该混合物洗涤至离 子电导率为至少约500μ S/cm、并且在650°C至1000°C范围内的温度下煅烧这些二氧化铈颗粒。附图简要说明
通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普 通技术人员变得清楚。
图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、以及图9包括使用不同工艺参数而产生 的颗粒的图像。优选实施方案的说明在一个具体实施方案中，一种形成用于研磨浆料中的二氧化铈微粒的方法包括将 一种碱金属碱与一种硝酸铈水溶液进行混合、使该混合物老化以形成二氧化铈微粒、洗涤 该混合物以提供至少约500μ S/cm的离子电导率，干燥并煅烧这些二氧化铈颗粒。在一个 实例中，该碱金属碱可包括氢氧化钾。在又一实例中，该离子电导率可为至少约IOOOyS/ cm。煅烧可在约650°C至约1000°C范围内的温度下进行。具体地，就研磨应用而言，所生成的二氧化铈微粒可具有希望的多种特征。例如， 二氧化铈微粒可具有在约70nm至约120nm范围内的一次粒径。在另一实例中，二氧化铈微 粒可具有约SOnm至约199nm范围内的二次粒径。此外，二氧化铈微粒可具有至少为约6. 6g/ cm3的密度。根据本披露的一个实施方案，通过一种沉淀工艺来形成二氧化铈研磨材料。例如， 可将碱添加至一种包括铈盐的溶液中或可将铈盐添加至一种包括碱的溶液中。具体地，该 溶液可为铈盐的一种水溶液。铈盐的例子包括硝酸铈、氯化铈、氢氧化铈、碳酸铈、硫酸铈、 或其一种组合。在一个具体实施方案中，铈(III)盐包括硝酸铈。尽管可使用不同的碱，但处理典型地涉及将一种金属氢氧化物碱与铈(III)盐水 溶液进行混合。金属氢氧化物碱可为由一种碱金属形成的碱或由一种碱土金属所生成的 碱。具体地，金属氢氧化物碱的例子包括氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)、或其一种组合。 在一个实例性实施方案中，将氢氧化钾与硝酸铈水溶液进行混合。在一个实施方案中，使该混合物老化。例如，可将该混合物搅拌至少8小时时间， 如至少12小时、至少16小时、或甚至至少24小时。老化可在室温下进行。可替代地，老化 可于至少80°C的温度下进行。此外，将该混合物洗涤以提供希望的离子电导率。典型地通过将离子电导探针放 置于该混合物中来测定离子电导率。当使用碱金属碱来沉淀二氧化铈时，该离子电导率可 指示剩余碱金属离子(例如钾离子)的水平。具体地，进行洗涤以保留至少一部分钾离子。 在一个实施方案中，可将混合物洗涤至离子电导率为至少约500 μ S/cm。例如，洗涤后的离 子电导率可为至少约800μ S/cm，例如至少约1000 μ S/cm、至少约1100 μ S/cm、或甚至至少 约1400 μ S/cm。具体地，电导率可为至少约1500 μ S/cm、或甚至高达2500 μ S/cm或更高。 总体而言，离子电导率不大于约3500μ S/cm，例如不大于3000 μ S/cm。此外，可将混合物干燥以获得处于粉末形式的微粒铈土材料。例如，该混合物可使 用(例如)喷雾干燥法、冷冻干燥法、或盘式干燥法来干燥。总体而言，通过选择干燥方法 可实现不同的附聚特征。例如，盘式干燥可在低温(如约室温)下进行。可替代地，盘式干 燥可于较高温度(如至少约iocrc)下进行。总体而言，喷雾干燥在大于iocrc的温度(如 至少约200°C )下进行。冷冻干燥涉及将浆料冷冻成固态且然后将其于真空下(约350毫 托)加热至小于100°c，已知该过程用于生产较少附聚的粉末。例如，在足以促进晶体生长并增加微粒铈土材料密度的温度下使用一种煅烧方法对干燥的二氧化铈微粒进行热处理。典型地，热处理在至少约650°C、但不大于约1000°C的 温度下进行。在小于约650°C的温度下，希望的晶体生长典型地不会在铈土材料中发生，而 在大于约1000°C的温度下，这些铈土颗粒可展现导致抛光缺陷的有角形状。在一个实施方 案中，煅烧温度可在约700°C至约850°C的范围内。例如，煅烧温度可在约750°C至约825°C 的范围内。在一个实施方案中，将煅烧的铈土材料湿磨以获得希望的二次二氧化铈粒径分 布。例如，可用一种水溶液润湿煅烧的铈土材料并将其研磨。湿磨过程可通过将至多30wt % 的铈土粉末添加至PH预调节的去离子水中来进行。在一个实例中，在研磨过程中可使用0. 3至0. 4mm的高纯度&02研磨介质。通过 所打的粒径分布来确定浆料研磨时间。此外，使铈土材料经受离子交换过程以去除金属离子，例如这些碱金属离子。在一 个实例中，离子交换法可包括流化床离子交换法。可替代地，可使用一种固定床离子交换 法。铈土材料亦可进行过滤或浓缩。在一个具体实施方案中，可将铈土材料结合成一种浆料配制品。在一个实例中，该 浆料配制品是一种水性浆料配制品。可替代地，该浆料配制品可为一种基于有机物的浆料 配制品。此外，该浆料配制品可包括分散剂类、杀虫剂类、及其他添加剂类。例如，浆料配制 品可包括低分子量聚合物添加剂，例如基于聚丙烯酸酯的添加剂类。在另一实例中，浆料配 制品可具有希望的PH，例如pH大于5、或至少约7。例如，可使用不包括碱金属或碱土金属 的碱(例如氢氧化铵)来控制PH。具体地，上述过程提供具有希望特征的二氧化铈颗粒(例如二氧化铈(IV)颗粒)。 已出乎意料地发现，当具有这些特征的研磨浆料用于抛光表面(例如硅石硅表面)时产生 了所希望的表面特征以及去除速率。例如，这些二氧化铈颗粒具有约70nm至约120nm范围 内的一次粒径。在一些实施方案中，这些二氧化铈具有的颗粒的一次粒径是在约70nm至约 IOOnm范围肉，例如在约80nm至约IOOnm范围内。如此使用的，一次粒径用来表示颗粒的平均最长或长度尺寸。例如，当这些二氧化 铈颗粒呈现球形或接近球形的形状时，可使用粒径来表示平均颗粒直径。平均粒径可通过 选取多个代表性样品并测量在代表性样品图像中所发现的粒径来确定。这些样品图是可由 不同表征技术获得，例如由扫描电子显微镜(SEM)获得。粒径与单独可识别的颗粒有关。此外，这些二氧化铈颗粒可具有在约80nm至约199nm范围内的二次粒径。在一个 实施方案中，二次粒径可在约80nm至约175nm范围内，例如约80nm至约149nm。具体地，二 次粒径可在约140nm至约149nm的范围内。可使用光散射技术(例如Horiba LA-920激光 粒径分析仪及MalvernZetasizer)来测量二次粒径。除粒径之外，铈土材料的形貌可进一步以比表面积来表征。比表面积可使用 Brunauer Emmett Teller(BET)方法由气体吸附来获得。根据本文实施方案，二铈土材料 包括具有比表面积在约5m2/g至约15m2/g范围内的二氧化铈颗粒。在一个实施方案中，这 些二氧化铈颗粒可具有的比表面积在约6m2/g至约13m2/g的范围内，例如，如约6m2/g至约
10m2/go此外，这些二氧化铈颗粒可具有至少为约6. 6g/cm3的密度。例如，该密度可为至少 约7. Og/cm3。在一个实施方案中，这些二氧化铈颗粒可具有在约6. 6g/cm至约7. 2g/cm3的范围内的密度。在一个具体实施方案中，二次粒径可通过计算、量测、或其一种组合来确定。总体 而言，二次粒径指示一次颗粒的附聚或融合的程度。例如，可基于BET比表面积来计算二次 粒径。在另一实例中，可使用激光衍射来量测量二次粒径，例如使用Horiba LA-920激光粒 径分析仪。在具体的情况中，工业上通过激光散射技术测量的尺寸与由BET比表面积计算 的尺寸的比值来表征二氧化铈材料。二氧化铈材料可展现小于3. O的比值，如不大于2. 5 的比值。在一个实例中，该比值是在1. O至3. O范围内，例如1. 2至2. 2。此外，铈材料可由Kwon等人所概述的方法(美图专利7，090, 821)来表征。如根据 Kwon等人概述的方法确定的，铈土材料可具有至少约2.0的α内聚度(cohesive scale) 并可具有不大于3. O的β内聚度。在一个实例性实施方案中，所生成的二氧化铈材料可包括多晶二氧化铈颗粒或单 晶二氧化铈颗粒与多晶二氧化铈颗粒的一种混合物。在一个实施方案中，单晶二氧化铈颗 粒与多晶二氧化铈颗粒的比值是在1 9至9 1范围内。例如，该比值可从1 3至 3 1。可替代地，铈土材料可主要为多晶。此外，铈土材料实质上不含晶格取代性杂质，如钛。例如，铈土材料可为至少 99. Owt%二氧化铈，如至少约99.氧化铈，或甚至大于99. 9wt%二氧化铈。此外，铈土材料可具有希望的颗粒形态。例如，铈土材料的颗粒可大体上呈圆形。 “圆形的”表示颗粒具有的纵横比(例如，第一尺寸除以下一个最长尺寸)为约1，其中，立方 体除外。具体地，二氧化铈材料可具有不大于1.28 (例如不大于1.24)的平均圆度，平均圆 度定义为一系列颗粒尺寸的平均比值。例如，该平均圆度可不大于1. 2，例如不大于1. 15。上述二氧化铈材料展现了所希望的特性，特别是在用于研磨浆料的情况下。具体 地，上述方法能够形成具有受控特性的二氧化铈材料，当用于研磨浆料中时，这些二氧化铈 材料提供了优于先有技术二氧化铈材料的出乎意料的技术优点。典型地，文献关注了低密度铈土材料。例如，Yoshida等人(参见例如 U. S. 6，343，976、U. S. 6，863，700、以及 U. S. 7，115,021)披露了由烧结的碳酸铈材料形 成二氧化铈微粒的技术。这些技术典型地产生了低密度多孔材料，Yoshida等人倡导使 用这些材料。尽管其他参考文献披露了铈土材料的沉淀(参见例如U. S. 5，938，837或 U. S. 6，706，082)，这些参考文献披露了生产低密度材料或者生产小粒径材料的技术。与文献的传授内容相反，诸位申请人已发现了具有特定粒径的更高密度二氧化铈 材料提供了经改进的研磨浆料。具体地，当使用这些研磨浆料来抛光硅石基片时，这些研磨 浆料提供了高去除速率并且还提供了具有优良表面光洁度的抛光表面。此外，诸位申请人 已发现了使用特定工艺特征(包括在特定离子的存在下烧结铈土材料，继而通过湿磨以及 离子交换)提供了当用于研磨浆料中时提供希望的抛光特征的铈土材料。SM实例1在剧烈搅拌下用5000g 30%氢氧化铵(NH4OH)溶液来滴定一种31. 2%硝酸铈 (III)水溶液(20003g)。将该混合物在室温下洗涤并在90°C下老化18小时。最终的离子 电导率是8500yS/cm。在220°C的温度下经高压灭菌对该混合物进行热处理。将生成的二 氧化铈颗粒以至多30wt%的固体装载量(solids loading)在3. 5至6的pH范围内进行湿
8磨并过滤以产生铈土材料。该铈土材料包括具有90nm的二次粒径、70m2/g的比表面积、以 及6. 22g/cm3密度的二氧化铈颗粒。颗粒形状呈球形或接近球形并在1000 A /min的材料 去除速率(MRR)下产生优良的表面光洁度。实例2在剧烈搅拌下用5000g 30%氢氧化铵(NH4OH)溶液来滴定一种31. 2%硝酸铈 (III)水溶液(20003g)。将混合物于室温下老化18小时并洗涤至离子电导率为约570 μ S/ cm。干燥该混合物并通过在箱式加热炉中在900°C的温度下煅烧2小时对其进行热处理并 使其冷却至室温。将生成的二氧化铈颗粒以至多30衬％的固体装载量在3. 5至6的pH范 围内进行湿磨并过滤以产生一种铈土材料。该二氧化铈材料包括具有99nm的二次粒径、 31. 7m2/g的比表面积、以及6. 82g/cm3密度的二氧化铈颗粒。颗粒形状是各种各样的并在 4200 A/min的材料去除速率(MRR)下产生可接受的表面光洁度。实例3在剧烈搅拌下用5，OOOg 30%氢氧化铵(NH4OH)溶液来滴定一种31. 2%硝酸铈 (III)水溶液(20003g)。将该混合物在室温下老化18小时并洗涤至离子电导率为6200 μ S/ cm。干燥该混合物并通过在箱式加热炉中在900°C的温度下煅烧2小时对其进行热处理并 使其冷却至室温。将生成的二氧化铈颗粒以至多30衬％的固体装载量在3. 5至6的pH范 围内进行湿磨并过滤以产生铈土材料。该铈土材料包括具有95nm的二次粒径、32. 5m2/g的 比表面积、以及6. 84g/cm3密度的二氧化铈颗粒。颗粒形状是各种各样的并在4200 A /min 的材料去除速率(MRR)下产生可接受的表面光洁度。实例 4用5000g 30%氢氧化铵(NH4OH)碱溶液来滴定一种31. 2%硝酸铈(III)水溶液 (20003g)。将该混合物于室温下老化18小时并洗涤至离子电导率为23，300 μ S/cm。干燥 该混合物并通过在箱式加热炉中在iioo°c的温度下煅烧2小时对其进行热处理并使其冷 却至室温。将生成的二氧化铈颗粒以至多30衬％的固体装载量在3. 5至6的PH范围内湿 磨并过滤以产生铈土材料。该铈土材料包括具有97nm的二次粒径、35. 7m2/g的比表面积、 以及6. 71g/cm3密度的二氧化铈颗粒。颗粒形状呈角形并在4000 A /min的材料去除速率 (MRR)下产生差的表面光洁度。实例 5用22. 5衬％氢氧化钾(KOH)碱来沉淀硝酸铈(III)水溶液。将该混合物在室温 下老化18小时时间。将该混合物洗涤至离子电导率为49 μ S/cm。干燥该混合物并通过在 箱式加热炉中在845°C的温度下煅烧2小时对其进行热处理并使其冷却至室温。该铈土材 料包括具有99nm的二次粒径、31. 0m2/g的比表面积、以及6. 78g/cm3密度的二氧化铈颗粒。 颗粒形状是各种各样的并在3700人/min的材料去除速率(MRR)下产生可接受的表面光洁 度。实例6用22. 5衬％氢氧化钾(KOH)碱来沉淀硝酸铈(III)水溶液。将该混合物在室温下 老化18小时时间。将该混合物洗涤至离子电导率为1120 μ S/cm。干燥该混合物并通过在箱 式加热炉中在800°C的温度下煅烧2小时对其进行热处理并使其冷却至室温。将生成的二 氧化铈颗粒以至多30衬％的固体装载量在3. 5至6的pH范围内进行湿磨并过滤以产生铈土材料。该二氧化铈材料包括具有143nm的二次粒径、10. 36m2/g的比表面积、以及7. 13g/ cm3密度的二氧化铈颗粒。颗粒形状呈球形或接近球形并在2500 A /min的材料去除速率 (MRR)下产生了通常的表面光洁度。实例7用22. 5衬％氢氧化钾(KOH)碱来沉淀硝酸铈(III)水溶液。将该混合物在室温下 老化18小时时间。将该混合物洗涤至离子电导率为1428yS/cm。干燥该混合物并通过在 箱式加热炉中在800°C的温度下煅烧2小时对其进行热处理并使其冷却至室温。将生成的 二氧化铈颗粒以至多30wt %的固体装载量在3. 5至6的pH范围内湿磨。随后，通过在混合 床树脂(阳离子与阴离子的比值=1)中通过离子交换对二氧化铈进行处理，其中树脂与铈 土的比值=2 1。在离子交换2小时后分离出树脂并丢弃，并将这些二氧化铈颗粒进行过 滤以生成二氧化铈材料。该铈土材料包括具有197nm的二次粒径、6. 85m2/g的比表面积、以 及6. 76g/cm3密度的二氧化铈颗粒。颗粒形状呈球形或接近球形并在4050 A /min的材料 去除速率(MRR)下产生了差的表面光洁度。实例8用22. 5衬％氢氧化钾(KOH)碱来沉淀硝酸铈(III)水溶液。将该混合物在室温 下老化18小时时间并洗涤至离子电导率为1428μ S/cm。干燥该混合物并通过在箱式加热 炉中在800°C的温度下煅烧2小时对其进行热处理并使其冷却至室温。将生成的二氧化铈 颗粒以至多30衬％的固体装载量在3. 5至6的pH范围内湿磨。随后，通过在混合床树脂 (阳离子与阴离子的比值=1)中通过离子交换对二氧化铈进行处理，其中树脂与铈土的比 值=2 1。在离子交换2小时后分离出树脂并丢弃，并将这些二氧化铈颗粒过滤以生成二 氧化铈材料。该铈土材料包括具有186nm的二次粒径、7. 18m2/g的比表面积、以及6. Slg/ cm3密度的二氧化铈颗粒。颗粒形状呈球形或接近球形并在4300 A /min的材料去除速率 (MRR)下产生了通常的表面光洁度。实例9用22. 5衬％氢氧化钾(KOH)碱来沉淀硝酸铈(III)水溶液。将该混合物老化18小 时并洗涤至离子电导率为1428μ S/cm。干燥该混合物并通过在箱式加热炉中在800°C的温 度下煅烧2小时对其进行热处理并使其冷却至室温。将生成的二氧化铈颗粒以至多30wt% 的固体装载量在3.5至6的pH范围内湿磨。随后，通过在混合床树脂(阳离子与阴离子的 比值=1)中通过离子交换对二氧化铈进行处理，其中树脂与铈土的比值=2 1。在离子 交换2小时后分离出树脂并丢弃，并将这些二氧化铈颗粒过滤以生成二氧化铈材料。该铈 土材料包括具有164nm的二次粒径、6. 48m2/g的比表面积、以及6. 83g/cm3密度的二氧化铈 颗粒。颗粒形状呈球形或接近球形并在4300 A/min的材料去除速率(MRR)下产生良好的 表面光洁度。实例10用22. 5衬％氢氧化钾(KOH)碱来沉淀硝酸铈(III)水溶液。将该混合物在室温 下老化18小时时间并洗涤至离子电导率为1428 μ S/cm。干燥该混合物并通过在箱式加热 炉中在800°C的温度下煅烧2小时对其进行热处理并使其冷却至室温。将生成的二氧化铈 颗粒以至多30衬％的固体装载量在3. 5至6的pH范围内湿磨。随后，通过在混合床树脂 (阳离子与阴离子的比值=1)中通过离子交换对二氧化铈进行处理，其中树脂与铈土的比
10值=2 1。在离子交换2小时后分离出树脂并丢弃，并将这些二氧化铈颗粒过滤以生成铈 土材料。该铈土材料包括具有148nm的二次粒径、6. 94m2/g的比表面积、以及7. 04g/cm3密 度的二氧化铈颗粒。颗粒形状呈球形或接近球形并在4800 A/min的材料去除速率(MRR) 下产生优良的表面光洁度。实例11用22. 5衬％氢氧化钾(KOH)碱沉淀硝酸铈(III)水溶液。将该混合物在室温下老 化18小时时间并洗涤至离子电导率为887μ S/cm。干燥该混合物并通过在箱式加热炉中 在800°C的温度下煅烧2小时对其进行热处理并使其冷却至室温。将生成的二氧化铈颗粒 以至多30衬％的固体装载量在3.5至6的pH范围内湿磨。随后，通过在混合床树脂(阳离 子与阴离子的比值=1)中通过离子交换对二氧化铈进行处理，其中树脂与铈土的比值= 2 1。在离子交换2小时后分离出树脂并丢弃，并将这些二氧化铈颗粒过滤以生成铈土材 料。该铈土材料包括具有146nm的二次粒径、12. llm2/g的比表面积、以及7. 14g/cm3密度 的二氧化铈颗粒。颗粒形状呈球形或接近球形并在4700 A/min的材料去除速率(MRR)下 产生优良的表面光洁度。实例12用22. 5衬％氢氧化钾(KOH)碱来沉淀硝酸铈(III)水溶液。将该混合物在室温 下老化18小时时间并洗涤至离子电导率为1120 μ S/cm。干燥该混合物并通过在箱式加热 炉中于800°C的温度下煅烧2小时对其进行热处理并使其冷却至室温。将生成的二氧化铈 颗粒以至多30衬％的固体装载量在3. 5至6的pH范围内湿磨。随后，通过在混合床树脂 (阳离子与阴离子的比值=1)中通过离子交换对二氧化铈进行处理，其中树脂与铈土的比 值=2 1。在离子交换2小时后分离出树脂并丢弃，并将这些二氧化铈颗粒过滤以生成二 氧化铈材料。该铈土材料包括具有143nm的二次粒径、9. 29m2/g的比表面积、以及7. Ilg/ cm3密度的二氧化铈颗粒。颗粒形状呈球形或接近球形并在4700 A /min的材料去除速率 (MRR)下产生优良的表面光洁度。下表1给出了处理条件的概括。表2展示由形成方法所生成的二氧化铈颗粒的多 个特征，例如二次粒径、比表面积、密度、颗粒形状、及抛光特征。表1.处理条件
权利要求
一种微粒材料，包括二氧化铈颗粒，这些颗粒具有在80nm至199nm范围内的二次粒径分布以及至少6.6g/cm3的密度。
2.如权利要求1所述的微粒材料，其中，这些二氧化铈颗粒具有在70nm至120nm范围 内的一次粒径。
3.如权利要求1或2所述的微粒材料，其中，该二次粒径分布是在SOnm至149nm的范 围内。
4.如权利要求3所述的微粒材料，其中，该二次粒径分布是在140nm至149nm的范围内。
5.如权利要求1-4中的任何一项所述的微粒材料，其中，该密度是至少7.Og/cm3。
6.如权利要求1-4中的任何一项所述的微粒材料，其中，该密度是在6.6g/cm3至7. 2g/ cm3的范围内。
7.如权利要求1-6中的任何一项所述的微粒材料，其中，这些二氧化铈颗粒具有在 5m2/g至15m2/g范围内的比表面积。
8.如权利要求7所述的微粒材料，其中，这些二氧化铈颗粒具有6m2/g至13m2/g范围 内的比表面积。
9.如权利要求1-8中的任何一项所述的微粒材料，其中，这些二氧化铈颗粒的计算的 二次粒径与这些二氧化铈颗粒的二次粒径分布的比值是在1. 0至3. 0的范围内。
10.如权利要求9所述的微粒材料，其中，该比值是在1.2至2. 1的范围内。
11.如权利要求1-10中的任何一项所述的微粒材料，其中，该微粒材料具有不大于 1.28的圆度。
12.如权利要求11所述的微粒材料，其中，该圆度不大于1.24。
13.一种微粒材料，包括二氧化铈颗粒，这些颗粒具有在70nm至120nm范围内的一次粒 径以及在80nm至149nm范围内的二次粒径。
14.如权利要求13所述的微粒材料，其中，该一次粒径是在70nm至IOOnm的范围内。
15.如权利要求14所述的微粒材料，其中，该一次粒径是在SOnm至IOOnm的范围内。
16.如权利要求13-15中的任何一项所述的微粒材料，其中，该二次粒径分布是在 140nm至149nm的范围内。
17.如权利要求13-16中的任何一项所述的微粒材料，其中，这些二氧化铈颗粒具有至 少6. 6g/cm3的密度。
18.如权利要求17所述的微粒材料，其中，该密度是至少7.Og/cm3。
19.如权利要求17所述的微粒材料，其中，该密度是在6.6g/cm3至7. 2g/cm3的范围内。
20.如权利要求13-19中的任何一项所述的微粒材料，其中，这些二氧化铈颗粒具有在 5m2/g至15m2/g范围内的比表面积。
21.如权利要求20所述的微粒材料，其中，该比表面积是在6m2/g至13m2/g的范围内。
22.如权利要求13-21中的任何一项所述的微粒材料，其中，这些二氧化铈颗粒包括多 晶颗粒。
23.如权利要求13-22中的任何一项所述的微粒材料，其中，这些二氧化铈颗粒包括单 晶颗粒以及多晶颗粒。
24.如权利要求13-23中的任何一项所述的微粒材料，其中，这些二氧化铈颗粒的计算的二次粒径与这些二氧化铈颗粒的二次粒径分布的比值是不大于3. 0。
25.如权利要求24所述的微粒材料，其中，该比值是在1.0至3. 0的范围内。
26.如权利要求25所述的微粒材料，其中，该比值是在1.2至2. 1的范围内。
27.如权利要求13-26中的任何一项所述的微粒材料，其中，该微粒材料具有不大于 1.28的圆度。
28.如权利要求27所述的微粒材料，其中，该圆度是不大于1.24。
29.一种微粒材料，包括二氧化铈颗粒，这些颗粒具有在70nm至140nm范围内的一次粒 径以及至少6. 6g/cm3的密度。
30.如权利要求29所述的微粒材料，其中，该一次粒径是在80nm至IOOnm的范围内。
31.如权利要求29或30所述的微粒材料，其中，这些二氧化铈颗粒具有在SOnm至 149nm范围内的二次粒径分布。
32.如权利要求31所述的微粒材料，其中，该二次粒径分布是在140nm至149nm的范围内。
33.如权利要求29-32中的任何一项所述的微粒材料，其中，该密度是至少7.Og/cm3。
34.如权利要求29-32中的任何一项所述的微粒材料，其中，该密度是在6.6g/cm3至 7. 2g/cm3的范围内。
35.如权利要求29-34中的任何一项所述的微粒材料，其中，这些二氧化铈颗粒具有在 5m2/g至15m2/g范围内的比表面积。
36.如权利要求29-35中的任何一项所述的微粒材料，其中，这些二氧化铈颗粒包括单 晶颗粒以及多晶颗粒。
37.如权利要求29-36中的任何一项所述的微粒材料，其中，这些二氧化铈颗粒的计算 的二次粒径与这些二氧化铈颗粒的测量的二次粒径分布的比值是不大于3. 0。
38.如权利要求29-37中的任何一项所述的微粒材料，其中，该微粒材料具有不大于 1.28的圆度。
39.如权利要求38所述的微粒材料，其中，该圆度是不大于1.24。
40.一种磨料浆料配制品，包括微粒材料，该微粒材料包括二氧化铈颗粒，这些颗粒具 有在80nm至199nm范围内的二次粒径分布以及至少6. 6g/cm3的密度。
41.如权利要求40所述的磨料浆料配制品，其中，这些二氧化铈颗粒具有在SOnm至 IOOnm范围内的一次粒径。
42.如权利要求40或权利要求41所述的磨料浆料配制品，其中，该二次粒径分布是在 80nm至149nm的范围内。
43.如权利要求40-42中的任何一项所述的磨料浆料配制品，其中，该二次粒径分布是 在140nm至149nm的范围内。
44.如权利要求40-43中的任何一项所述的磨料浆料配制品，其中，该密度是至少 7. Og/cm3。
45.如权利要求40-43中的任何一项所述的磨料浆料配制品，其中，该密度是在6.6g/ cm3至7. 2g/cm3的范围内。
46.如权利要求40-45中的任何一项所述的磨料浆料配制品，其中，这些二氧化铈颗粒 具有在5m2/g至15m2/g范围内的比表面积。
47.如权利要求40-46中的任何一项所述的磨料浆料配制品，其中，该微粒材料具有不 大于1.28的圆度。
48.一种形成微粒材料方法，该方法包括将一种碱金属碱与一种硝酸铈(III)的水溶液进行混合；使该混合物老化以形成二氧化铈颗粒；将该混合物洗涤至离子电导率为至少500 μ S/cm ；并且在650°C至1000°C范围内的温度下对这些二氧化铈颗粒进行热处理。
49.如权利要求48所述的方法，进一步包括将这些二氧化铈颗粒湿磨至从SOnm至 149nm的二次粒径。
50.如权利要求49所述的方法，进一步包括进行离子交换过程以去除碱金属离子。
51.如权利要求48-50中的任何一项所述的方法，其中该碱金属的碱包括氢氧化钾。
52.如权利要求48-51中的任何一项所述的方法，其中，该温度是在700°C至850°C的范 围内。
53.如权利要求52所述的方法，其中，该温度是在750°C至825°C的范围内。
54.如权利要求48-53中的任何一项所述的方法，其中该离子电导率是不大于 3000 μ S/cm。
55.如权利要求48-54中的任何一项所述的方法，其中煅烧包括进行煅烧以形成具有 的密度为至少6. 6g/cm3的二氧化铈颗粒。
56.如权利要求48-55中的任何一项所述的方法，其中，这些二氧化铈颗粒具有从约 5m2/g至约15m2/g的比表面积。
57.一种形成微粒材料方法，该方法包括煅烧一种二氧化铈粉末，该二氧化铈粉末具有的生长指数为至少50。
58.如权利要求57所述的方法，其中该生长指数是至少80。
59.一种通过煅烧二氧化铈粉末形成的微粒材料，该二氧化铈粉末具有的生长指数为 至少50。
60.如权利要求59所述的微粒材料，其中该生长指数是至少80。
61.一种微粒材料，包括二氧化铈，该二氧化铈具有不大于1. 28的平均圆度，该微粒材 料是实质上不含晶格取代杂质的。
62.如权利要求61所述的微粒材料，其中，该平均圆度是不大于1.24。
63.如权利要求62所述的微粒材料，其中，该平均圆度是不大于1.20。
64.如权利要求63所述的微粒材料，其中，该平均圆度是不大于1.15。
全文摘要
一种微粒材料包括二氧化铈颗粒，这些颗粒具有在80nm至199nm范围内的二次粒径分布以及至少6.6g/cm3的密度。
文档编号C01F17/00GK101977873SQ200980109369
公开日2011年2月16日 申请日期2009年2月5日 优先权日2008年2月12日
发明者A·G·哈艾勒, J·王 申请人:圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司