碳酸铈的制备方法及氧化铈的制备方法技术

本发明专利技术涉及可提高碳酸铈的收益率或生产率，可制备具有均匀粒径的碳酸铈的碳酸铈制备方法、碳酸铈及利用该碳酸铈的氧化铈制备方法。所述碳酸铈的制备方法，包括如下步骤：混合铈前体和尿素；以及在无其他反应介质的状态下，将所述混合物的温度升高到50℃以上，并且在具有高分子分散剂的条件下，使所述铈前体与尿素反应。

Process for preparing cerium carbonate and method for preparing cerium oxide

The invention relates to a method for preparing cerium carbonate with uniform particle size, a cerium carbonate and a cerium oxide preparation method using the cerium carbonate, which can improve the yield or productivity of cerium carbonate. The preparation method of cerium carbonate, which comprises the following steps: mixing cerium precursor and urea; and in no other reaction medium, the mixture temperature to 50 DEG C, and dispersant in conditions with polymer, the cerium precursor and urea reaction.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。具体来讲，本专利技术涉及可提高碳酸铈的收益率或生产率，可制备具有均勻粒径的碳酸铈的碳酸铈制备方法、碳酸铈及氧化铈制备方法。
技术介绍
氧化铈为催化剂、荧光体、化妆品和研磨材料中广泛使用的高性能陶瓷物质，最近尤其在半导体元件领域中，作为化学、机械研磨(CMP :ChemicalMechanical Polishing)工艺中的研磨材料而备受关注。这种氧化铈一般可以通过液相法、气相法或固相法制备。液相法是向三价或四价的铈盐原材料(starting material)添加氨等pH调节齐lj， 以从金属盐制备氧化铈的方法，例如直接制备氧化铈的方法。所述方法由于所需的原料单价和装置费用较低，因此较为经济，但是原材料之间的反应从核生成阶段开始产生，所以不易调节粒子生长。并且，将通过液相法制备的细微氧化铈作为研磨材料来使用时，由于研磨速度低而对连续工艺不利，且降低生产率。气相法是将铈金属盐前体气化后，使之与氧等结合而直接制备氧化铈的方法。所述气相法包括火焰燃烧分解法、气体冷凝分解法、等离子体气化法、激光气化法等。但是，就所述方法而言，铈金属盐前体的单价及装置费用昂贵而难以大量生产，目前还处于研究阶段。另外，固相法是将前体物质在高温下焙烧而制备氧化铈的方法。尤其，作为前体物质广泛使用的是碳酸铈，此时，氧化铈的物性、形状或大小可根据碳酸铈的种类、形状或大小等而不同。因此，为了将氧化铈的物性(例如，氧化铈的研磨特性等)、形状或大小等调节到所需范围内，需要开发一种可容易调节碳酸铈的种类、形状或大小等的碳酸铈制备方法。 而且，为了通过更加均勻地调节氧化铈的粒径而得到具有更加优秀的物性，例如具有显著的研磨特性等的氧化铈，需要提供能够制备粒径更加均勻的碳酸铈的制备方法。但是，目前还没有真正开发一种可以简单调节碳酸铈的种类、形状或大小等的制备方法，而通过以往的制备方法所得到的碳酸铈的粒径均勻性又不够充分。况且，以往所知的碳酸铈的制备方法具有其收益率或生产率差的缺点，欲获得如六方晶等特定晶体结构或形状的碳酸铈时，需要进行高压反应，因此存在危险性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可提高碳酸铈的收益率或生产率，可制备具有均勻粒径的碳酸铈的碳酸铈制备方法及碳酸铈。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述碳酸铈制备方法的氧化铈的制备方法。本专利技术所提供的碳酸铈的制备方法，包括如下步骤混合铈前体和尿素；以及在无其他反应介质的状态下，将所述混合物的温度升到50°c以上，并且在具有高分子分散剂的条件下，使所述铈前体与尿素反应。而且，本专利技术所提供的碳酸铈，包含50体积％以上的六方晶碳酸铈，体积平均粒径为60 120nm，优选为60 80nm或80 90nm，粒径标准偏差为4 10nm，优选为3 7nm0并且，本专利技术所提供的氧化铈的制备方法，包括如下步骤通过如上方法制备碳酸铈；以及焙烧所述碳酸铈。下面说明本专利技术具体实施例涉及的碳酸铈的制备方法、碳酸铈以及氧化铈的制备方法。根据本专利技术一实施例的碳酸铈的制备方法，包括如下步骤混合铈前体和尿素； 以及在无其他反应介质的状态下，将所述混合物的温度升到50°C以上，并且在具有高分子分散剂的条件下，使所述铈前体与尿素反应。在所述碳酸铈的制备方法中，“反应介质”是指在所述铈前体与尿素反应的升温条件，例如50°C以上的温度条件下，用于溶解包含所述铈前体、尿素及高分子分散剂的反应物的溶剂、水溶剂或其他液相的介质。这种介质可以是在所述升温条件下能够溶解铈前体及尿素的水，或者乙醇(ethanol)或乙二醇(ethylene glycol)等酒精类溶剂。另外，在本专利技术一实施例的制备方法中，在“无(其他)反应介质的状态”下进行反应是指，在混合包含所述铈前体、尿素及高分子分散剂的反应物并使其反应的过程中，不添加这些反应物以外的“反应介质”，即用于溶解这些反应物的溶剂、水溶剂或其他液相的反应介质。只是，即便在这种“无(其他)反应介质的状态”下，从空气或水合物形式的铈前体生成的少量水或其他的液相介质等可包含在所述反应物中，与这些反应物一同添加硝酸等添加剂而进行反应时，可包含用于溶解所述添加剂的少量的水溶剂或其他的液相介质。据此，所述“无(其他)反应介质的状态”可以是指，在混合及反应所述反应物的过程中，包含所述铈前体、尿素和高分子分散剂以及可选的硝酸等添加剂的反应物中，不包含酒精类溶剂等有机溶剂、水等水溶剂或其他的液相介质的情形，或者以所述反应物的整体重量为基准，包含20重量％以下，优选地10重量％以下，更为优选地5重量％以下的酒精类溶剂等有机溶剂、水等水溶剂或其他的液相介质的情形。根据本专利技术一实施例的碳酸铈的制备方法，在混合作为反应物的铈前体和尿素后，在无其他反应介质的状态下，将所述混合物的温度升到50°C以上，在该温度状态且存在所述高分子分散剂的条件下，使铈前体与尿素发生反应。此时，为了在所述无反应介质的状态下进行反应，所述铈前体与尿素可以固体状态混合。由于上述的温度升高，所述尿素或铈前体的至少一部分被熔融，同时该熔融物可起到一种介质的作用，从而进行反应。此时，实际上不会使用附加的溶剂、水溶剂或其他液相的反应介质。如果在无其他反应介质的状态下，所述铈前体与尿素之间通过所述反应物的熔融进行反应，则两者之间的反应可制备出高收益率的碳酸铈。这是因为，实际上不使用其他的溶剂或水溶剂等反应介质，所以相同体积内反应物之间的接触更为频繁，随之反应进行地更为活跃。并且，由于所述反应物的熔融物可以起到一种介质的作用，因此几乎不存在使用其他的溶剂或水溶剂等反应介质时所出现的废水处理等问题。并且，根据所述的制备方法，在相同体积的反应器内，可进行反应的反应物的量会增加所所减少的反应介质的量的大小，即铈前体与尿素进行反应，因此制备所述碳酸铈的生产率较高。并且，根据所述的制备方法，在存在高分子分散剂的条件下，所述铈前体与尿素进行反应，由此可以获得粒径更加均勻的碳酸铈。这是由于在作为一种介质的反应物的熔融物内，高分子分散剂的粒子被均勻分散的状态下进行反应，因此所述铈前体与尿素的反应可以在微乳(micro emulsion)状态下，整体上均勻地进行，而均勻分散的高分子分散剂的粒子可以防止碳酸铈粒子的不均勻生成或凝聚。如此，制备的碳酸铈具有均勻的粒径，由此获得的氧化铈也可具有均勻的细微粒径，能够表现出优秀的物性，例如作为CMP研磨材料的优秀研磨特性。进一步讲，根据本专利技术一实施例的碳酸铈的制备方法，可容易调节碳酸铈的晶体结构、形状、种类或大小等的情况下制备所述碳酸铈。对此，非限定性的理由如下。在现有技术中，将铈前体及尿素溶解到水等水溶剂的水溶液状态下，将所述水溶液状的反应混合物的温度上升到一定温度后制备了碳酸铈。但是，为了获得特定晶体结构的碳酸铈，例如六方晶晶体结构的碳酸铈等，需要进行100°C以上，例如180°C左右的高温反应。可是，作为反应介质通常所使用的水溶剂的沸点为100°c，因此为了抑制反应介质气化的同时，进行高温反应而获得特定晶体结构的碳酸铈，例如六方晶晶体结构的碳酸铈等， 需要在例如40bar以上，最高为IOObar的高压下进行反应。尤其，所述铈前体与尿素的反应是在温度上升的条件下随着尿素的分解而进行的，因此由于所述尿素分解时的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种碳酸铈的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：混合铈前体和尿素；以及在无其他反应介质的状态下，将所述混合物的温度升到５０℃以上，并在高分子分散剂的条件下，使所述铈前体与尿素反应。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵俊衍，崔相洵，曹升范，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR