[发明专利]纳米铈硅复合氧化物颗粒及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种纳米铈硅复合氧化物颗粒及其制备方法和用途，该纳米铈硅复合氧化物颗粒从内到外依次包括内层、包覆所述内层的中间层和包覆所述中间层的外层；其中，所述内层的材料为氧化铈，所述中间层的材料为氧化硅，所述外层的材料为氧化铈。本发明的纳米铈硅复合氧化物颗粒尺寸均一，用于抛光时抛光效果更好。

技术领域

本发明涉及一种纳米铈硅复合氧化物颗粒及其制备方法和用途。

背景技术

化学机械研磨(Chemical-mechanical Polishing,CMP)因其具有高精度、高效率和高表面完整度等特点而成为目前主流的平坦化技术，在光电、微电子和半导体等行业发挥着不可替代的作用。由研磨颗粒、助剂和水组成的抛光液是CMP过程中最关键的消耗品，约占有大约CMP工艺成本的40％，抛光液作为CMP过程中接触基材的重要消耗品，其中研磨颗粒的粒径、形貌、活性等参数直接决定了抛光效果的优劣。

作为研磨介质，二氧化硅颗粒和二氧化铈颗粒既有自身的优点，同样也存在诸多不足。有研究者将二者结合，形成铈硅复合氧化物，形成性能更好的复合氧化物颗粒。但一般是将氧化硅为内层核心，以氧化铈为外层而形成的两层核壳结构。

例如，CN101818047A公开了氧化硅-氧化铈核壳复合磨料颗粒及其制备，该氧化硅-氧化铈核壳复合磨料颗粒的内核为球形氧化硅内核，外壳为氧化铈包覆层。

CN106987229A公开了一种核壳包覆结构的复合颗粒及其制备方法，该复合颗粒以具有放射状介孔孔道的介孔氧化硅微球为内核，以六水硝酸亚铈为铈源，形成以介孔氧化硅微球为内核，氧化铈纳米颗粒为壳层的核壳包覆结构复合颗粒。

CN108569718A公开了纳米二氧化铈包覆纳米球形二氧化硅复合颗粒的制备方法，包括：正硅酸乙酯经酸催化水解制得纳米球形二氧化硅分散液，陈化处理，调节溶液pH至碱性，然后滴加铈盐溶液并保持pH值基本不变，使铈离子沉淀、包覆在纳米球形二氧化硅表面，经过固液分离、除杂、干燥、煅烧和研磨等处理，制得纳米二氧化铈包覆纳米球形二氧化硅复合颗粒。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种纳米铈硅复合氧化物颗粒，该纳米铈硅复合氧化物颗粒尺寸均一，具有类似三明治结构。进一步地，采用该纳米铈硅复合氧化物颗粒进行抛光时的抛光效果更好。本发明的另一个目的在于提供如上所述的纳米铈硅复合氧化物颗粒的制备方法，该方法能够制备得到尺寸均一的颗粒。本发明的再一个目的在于提供如上所述的纳米铈硅复合氧化物颗粒的用途。

本发明采用如下技术方案实现上述目的。

一方面，本发明提供一种纳米铈硅复合氧化物颗粒，该纳米铈硅复合氧化物颗粒从内到外依次包括内层、包覆所述内层的中间层和包覆所述中间层的外层；其中，所述内层的材料为氧化铈，所述中间层的材料为氧化硅，所述外层的材料为氧化铈。

根据本发明所述的纳米铈硅复合氧化物颗粒，优选地，所述内层由第一前驱体材料反应形成，所述中间层由第二前驱体材料反应形成，所述外层由第三前驱体材料反应形成；

其中，所述第一前驱体材料和第三前驱体材料均为可溶于水的三价铈盐；所述第二前驱体材料选自正硅酸乙酯和正硅酸甲酯中的至少一种；

其中，第一前驱体材料中的铈元素、第二前驱体材料中的硅元素和第三前驱体材料中的铈元素的摩尔比为10～15:5.5～6.5:1；

所述纳米铈硅复合氧化物颗粒的D₅₀为50～60nm。

另一方面，本发明还提供一种上述纳米铈硅复合氧化物颗粒的制备方法，包括如下步骤：

1)提供第一前驱体材料用于形成所述内层；

2)提供第二前驱体材料用于形成包覆所述内层的中间层；