一种高催化活性锰基复合磨粒及其制备方法和应用与流程

本申请设计抛光液所使用的磨粒领域，具体涉及一种高催化活性锰基复合磨粒及其制备方法和应用。

背景技术：

1、以碳化硅为衬底的功率器件，具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀等一系列优良的特性，因此得到了广泛运用。近年来，随着新能源、5g建设需求的进一步增加，市场对碳化硅材料的需求保持快速增长，这对碳化硅衬底的抛光质量提出了更高的要求，在去除碳化硅晶片表面的微凸起和微划痕等表面缺陷的同时，最大地提高碳化硅晶片的材料去除速率。

2、目前，普遍以高锰酸钾为氧化剂，采用化学机械抛光技术对碳化硅晶片表面进行抛光。为了进一步提高材料去除速率，添加合适的催化剂以促进高锰酸钾对碳化硅晶片的氧化速率是十分具有运用前景的。此外，提高催化剂的催化效果也可以显著提高材料去除速率。但现有技术中催化剂在化学机械抛光领域中应用受限，无法进一步提升化学机械抛光的材料去除率和效率。

技术实现思路

1、本实验的目的在于提供一种高催化活性锰基复合磨粒及其制备方法和应用，其中，氧化石墨烯显著提高了二氧化锰对高锰酸钾的催化效果，进而提高了抛光速率。

2、本申请提供的一种高催化活性锰基复合磨粒的制备方法，包括：

3、s01：将固体冰块、浓硫酸、石墨粉和硝酸钠加入烧瓶中；

4、s02：在5℃下对溶液进行搅拌，然后加入高锰酸钾；缓慢滴入去离子水后，升高至35℃下并保持2小时；

5、s03：将混合溶液加热至98℃并保持15分钟；

6、s04：待混合溶液冷却至室温以后，向混合溶液中加入过氧化氢溶液，得到亮黄溶液；

7、s05：将亮黄溶液使用稀盐酸进行洗涤后，采用抽滤、离心和干燥的分离方法来得到氧化石墨烯；

8、s06：将氧化石墨烯通过超声分散至去离子水中，加入硫酸锰后滴加高锰酸钾直到溶液不发生褪色，使得二氧化锰沉淀在氧化石墨烯上；加入氧化铝磨粒并超声分散，使得磨粒浸渍在氧化石墨烯上，得到含有锰基复合磨粒。

9、进一步地，步骤s01中浓硫酸、石墨粉和硝酸钠的质量比为430:6:3。

10、进一步地，步骤s02中高锰酸钾和去离子水质量比为9:144。

11、进一步地，步骤s04中过氧化氢溶液浓度为30wt.％，所述过氧化氢溶液和步骤s02中的高锰酸钾的质量比为30:9。

12、进一步地，步骤s05中稀盐酸为浓盐酸和去离子水按照体积比例混合制备得到，所述浓盐酸浓度为37wt.％，浓盐酸和去离子水体积比例为1:3，所述稀盐酸和s02中的去离子水质量比为1:1。

13、进一步地，步骤s06中氧化石墨烯、硫酸锰和氧化铝磨粒质量比为0.5:0.0521:1。

14、本申请提供的一种高催化活性锰基复合磨粒，采用如上所述的制备方法制备而成。

15、本申请提供的一种高催化活性锰基复合磨粒的应用，用于制备碳化硅的抛光液。

16、本申请具有如下有益效果：

17、本申请中氧化石墨烯显著提高了二氧化锰对高锰酸钾的催化效果，进而氧化石墨烯和二氧化锰的加入可以显著提高氧化铝磨粒对碳化硅的抛光效果，所制备的高催化活性锰基复合磨粒对碳化硅的抛光速率高达1000nm/h以上。

1.一种高催化活性锰基复合磨粒的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种高催化活性锰基复合磨粒的制备方法，其特征在于，步骤s01中浓硫酸、石墨粉和硝酸钠的质量比为430:6:3。

3.根据权利要求1所述的一种高催化活性锰基复合磨粒的制备方法，其特征在于，步骤s02中高锰酸钾和去离子水质量比为9:144。

4.根据权利要求1所述的一种高催化活性锰基复合磨粒的制备方法，其特征在于，步骤s04中过氧化氢溶液浓度为30wt.％，所述过氧化氢溶液和步骤s02中的高锰酸钾的质量比为30:9。

5.根据权利要求1所述的一种高催化活性锰基复合磨粒的制备方法，其特征在于，步骤s05中稀盐酸为浓盐酸和去离子水按照体积比例混合制备得到，所述浓盐酸浓度为37wt.％，浓盐酸和去离子水体积比例为1:3，所述稀盐酸和s02中的去离子水质量比为1:1。

6.根据权利要求1所述的一种高催化活性锰基复合磨粒的制备方法，其特征在于，步骤s06中氧化石墨烯、硫酸锰和氧化铝磨粒质量比为0.5:0.0521:11。

7.一种高催化活性锰基复合磨粒，其特征在于，采用权利要求1-6任意一项所述的制备方法制备而成。

8.权利要求7所述的一种高催化活性锰基复合磨粒的应用，其特征在于，用于制备碳化硅的抛光液。