一种氧化铈@ZIF-8复合磨粒、其制备方法及其应用

本发明涉及一种不规则形貌的微米级磨粒及其制备方法。特别是一种氧化铈@zif-8复合磨粒，用于薄膜晶体管液晶显示器基板玻璃的抛光加工工艺过程中，属表面抛光加工。

背景技术：

1、薄膜晶体管(tft)技术诞生于上世纪九十年代，主要是在玻璃或塑料基板等非单晶片上(也可以在晶片上)通过溅射、化学沉积工艺形成制造电路必需的各种膜，之后对膜进行加工，最后再由基板和膜贴合，内充液晶制成薄膜晶体管液晶显示器(tft-lcd)。tft-lcd基板玻璃是一种无碱玻璃，有着高的应变点、良好的化学稳定性和低的热膨胀系数，被广泛应用于电子信息显示产业中。随着生产线沿着西村法则的方向进化，大屏幕时代来临，玻璃基板的尺寸变得越来越大，这也对基板玻璃的薄化工艺提出了更高的要求，在去除基板玻璃化学蚀刻后的微凸起和腐蚀坑等表面缺陷的同时，最大程度地提高基板玻璃的材料去除速率。

2、目前，化学机械抛光技术是对基板玻璃进行辅助研磨以达到全局平坦化的通用加工技术。抛光液是化学机械抛光的最主要的耗材，其中磨粒是抛光液中至关重要的组成部分。稀土氧化铈材料因其价格低廉，硬度适中，对玻璃材料有着高去除速率，成为基板玻璃抛光中应用最广泛的磨粒。针对新型显示用高世代大尺寸显示玻璃基板用稀土抛光材料完全依赖进口的现状，我们希望开发更高材料去除速率的氧化铈磨粒，满足日益增长的工业需求。

技术实现思路

1、为了解决市售氧化铈磨粒分散稳定性差、易造成划痕的现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种氧化铈@zif-8复合磨粒、其制备方法及其应用，提高材料去除速率，有效降低抛光后表面粗糙度，提高抛光效率和抛光质量。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种氧化铈@zif-8复合磨粒的制备方法，包括如下步骤：

4、s01：将γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入到n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中，搅拌混匀，再加入戊二酸酐，在不低于25℃室温下搅拌至少3h，得到澄清溶液；

5、s02：将平均粒径为1微米的氧化铈溶于n,n-二甲基甲酰胺水溶液中，超声至少10min，得到氧化铈悬浊液；

6、s03：将在所述步骤s02中得到的氧化铈悬浊液加入到在所述步骤s01中得到的澄清溶液中，使氧化铈悬浊液和澄清溶液混合的质量比为32：25，在25℃室温下持续搅拌至少5h，得到反应物混合溶液；然后将反应物混合溶液依次于不低于5000rpm转速下离心分离至少5min，沉淀，然后用水和乙醇各洗涤沉淀物至少2次，再在不低于60℃下干燥至少8h，得到羧基改性的氧化铈粉末；

7、s04：向六水合硝酸锌水溶液中加入在所述步骤s03中得到的羧基改性的氧化铈粉末，搅拌至分散均匀，并在不低于70℃下水浴加热至少30min，然后将摩尔浓度不低于0.389m的二甲基咪唑水溶液快速加入其中，待二甲基咪唑溶液加完后，持续搅拌至少20min并冷却至室温，然后在不低于5000rpm转速下离心分离至少5min，沉淀，然后用水和乙醇各洗涤沉淀物至少2次，再在不低于80℃下干燥至少8h，得到氧化铈@zif-8复合磨粒。

8、优选地，在所述步骤s01中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷、n,n-二甲基甲酰胺、戊二酸酐的质量比为5：120：3。

9、优选地，在所述步骤s02中，氧化铈、n,n-二甲基甲酰胺、水的质量比为2：2：1。

10、优选地，在所述步骤s04中，六水合硝酸锌水溶液的摩尔浓度为0.019～0.146m。

11、优选地，在所述步骤s04中，六水合硝酸锌水溶液、羧基改性氧化铈、二甲基咪唑水溶液的质量比为25：2：75。

12、优选地，在所述步骤s04中，所制备的氧化铈@zif-8复合磨粒中，zif-8的质量百分比含量为5.35～41.31wt.％。

13、一种氧化铈@zif-8复合磨粒，利用本发明所述氧化铈@zif-8复合磨粒的制备方法制备而成。

14、一种本发明所述氧化铈@zif-8复合磨粒的应用，利用氧化铈@zif-8复合磨粒制备抛光液，应用于tft-lcd基板玻璃的抛光过程。

15、本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

16、1.本发明在温和条件下水热法制备氧化铈@zif-8复合磨粒；水溶液中带正电荷的zn2+吸附在带负电荷的ceo2-cooh上，然后与二甲基咪唑中的n配位，在ceo2-cooh核外生长zif-8壳层，制备出氧化铈@zif-8复合磨粒；该新颖磨粒制备方法简单，可放大用于工业生产；

17、2.本发明氧化铈@zif-8复合磨粒抛光液应用于tft-lcd基板玻璃的化学机械抛光，能够有效地降低基板玻璃的表面粗糙度，与常规市售的氧化铈磨粒相比，氧化铈@zif-8复合磨粒的抛光速率最大可提高26％；

18、3.本发明具有催化特性的氧化铈@zif-8复合磨粒，与常规市售的氧化铈磨粒相比，其表面边缘圆润，有利于减少划痕等硬损伤，并且利用zif-8高比表面积的孔道特性可以提高固相化学反应，从而达到高效的加工目的。

技术特征：

1.一种氧化铈@zif-8复合磨粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述氧化铈@zif-8复合磨粒的制备方法，其特征在于：在所述步骤s01中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷、n,n-二甲基甲酰胺、戊二酸酐的质量比为5：120：3。

3.根据权利要求1所述氧化铈@zif-8复合磨粒的制备方法，其特征在于：在所述步骤s02中，氧化铈、n,n-二甲基甲酰胺、水的质量比为2：2：1。

4.根据权利要求1所述氧化铈@zif-8复合磨粒的制备方法，其特征在于：在所述步骤s04中，六水合硝酸锌水溶液的摩尔浓度为0.019～0.146m。

5.根据权利要求1所述氧化铈@zif-8复合磨粒的制备方法，其特征在于：在所述步骤s04中，六水合硝酸锌水溶液、羧基改性氧化铈、二甲基咪唑水溶液的质量比为25：2：75。

6.根据权利要求1所述氧化铈@zif-8复合磨粒的制备方法，其特征在于：在所述步骤s04中，所制备的氧化铈@zif-8复合磨粒中，zif-8的质量百分比含量为5.35～41.31wt.％。

7.一种氧化铈@zif-8复合磨粒，其特征在于：利用权利要求1所述氧化铈@zif-8复合磨粒的制备方法制备而成。

8.一种权利要求7所述氧化铈@zif-8复合磨粒的应用，其特征在于：利用氧化铈@zif-8复合磨粒制备抛光液，应用于tft-lcd基板玻璃的抛光过程。

技术总结
本发明公开了一种氧化铈@ZIF‑8复合磨粒、其制备方法及其应用，氧化铈@ZIF‑8复合磨粒为一种形貌不规则的微米级氧化铈‑金属有机框架材料复合颗粒，其制备方法为，利用γ‑氨丙基三乙氧基硅烷和戊二酸酐对氧化铈进行羧基改性，然后采用水热法，使用六水合硝酸锌和二甲基咪唑在羧基改性氧化铈核外生长一层沸石咪唑酯框架材料(ZIF‑8)，得到具有催化特性的氧化铈@ZIF‑8复合磨粒。与常规市售氧化铈磨粒相比，本发明的新型氧化铈@ZIF‑8复合磨粒对TFT‑LCD基板玻璃的材料去除率最大可提高26％，并可有效降低抛光后表面粗糙度，以达到TFT‑LCD基板玻璃表面加工的要求。

技术研发人员：雷红,袁晓玥
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13