Waad ku mahadsan tahay booqashada nature.com. Nooca biraawsarka aad isticmaaleyso wuxuu leeyahay taageero CSS oo xaddidan. Waayo-aragnimada ugu fiican, waxaan kugula talineynaa inaad isticmaasho nooca biraawsarka ugu dambeeyay (ama aad damiso qaabka is-waafajinta ee Internet Explorer). Intaa waxaa dheer, si loo hubiyo taageerada joogtada ah, boggan kuma jiri doono qaabab ama JavaScript.
Daraasaddani waxay baareysaa saameynta wasakhda NH4+ iyo saamiga abuurka ee habka koritaanka iyo waxqabadka nikkel sulfate hexahydrate iyadoo la adeegsanayo kiristaalaynta qaboojinta ee aan kala go 'lahayn, waxayna baareysaa saameynta wasakhda NH4+ ee habka koritaanka, sifooyinka kulaylka, iyo kooxaha shaqeynaya ee nikkel sulfate hexahydrate. Marka ay jiraan wasakhda yar, ayoonada Ni2+ iyo NH4+ waxay la tartamaan SO42− si ay u xidhmaan, taasoo keenta hoos u dhaca wax soo saarka kiristaalka iyo heerka koritaanka iyo kororka tamarta kicinta kiristaalaynta. Marka ay jiraan wasakhda badan, ayoonada NH4+ waxaa lagu daraa qaab-dhismeedka kiristaalka si loo sameeyo cusbo isku dhafan (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O). Samaynta milixda isku dhafan waxay keentaa wax soo saarka kiristaalka oo kordha iyo heerka koritaanka iyo hoos u dhaca tamarta kicinta kiristaalka. Joogitaanka labadaba heerarka ayoonada NH4+ sare iyo hoose waxay sababtaa qallooca shabagga, kiristaalkuna waxay ku xasilaan heerkulka ilaa 80 °C. Intaa waxaa dheer, saameynta wasakhda NH4+ ee habka koritaanka kiristaalka ayaa ka weyn kan saamiga abuurka. Marka xaddiga wasakhdu hooseeyo, wasakhdu way fududahay in lagu dhejiyo kiristaalka; marka xaddiga wasakhdu sarreeyo, wasakhdu way fududahay in lagu daro kiristaalka. Saamiga abuurka ayaa si weyn u kordhin kara wax soo saarka kiristaalka wuxuuna si yar u hagaajin karaa daahirnimada kiristaalka.
Nikkel sulfate hexahydrate (NiSO4 6H2O) hadda waa walax muhiim ah oo loo isticmaalo warshado kala duwan, oo ay ku jiraan soo saarista baytariyada, electroplating, kataliyayaasha, iyo xitaa soo saarista cuntada, saliidda, iyo cadarka. 1,2,3 Muhiimaddeeda ayaa sii kordheysa iyadoo la horumarinayo dhaqsaha badan ee gawaarida korontada ku shaqeeya, kuwaas oo si weyn ugu tiirsan baytariyada lithium-ion (LiB) ee ku salaysan nikkel. Isticmaalka birta nikkel-ka sare leh sida NCM 811 ayaa la filayaa inay xukumaan 2030, taasoo sii kordhinaysa baahida loo qabo nikkel sulfate hexahydrate. Si kastaba ha ahaatee, sababo la xiriira caqabadaha kheyraadka, wax soo saarku wuxuu la jaan qaadi karaa baahida sii kordheysa, taasoo abuurtay farqi u dhexeeya saadka iyo baahida. Yaraantani waxay keentay walaac ku saabsan helitaanka kheyraadka iyo xasilloonida qiimaha, taasoo muujineysa baahida loo qabo wax soo saar hufan oo ah nikkel sulfate oo tayo sare leh oo deggan oo tayo sare leh. 1,4
Soo saarista nikkel sulfate hexahydrate guud ahaan waxaa lagu gaaraa kristantalis. Hababka kala duwan, habka qaboojinta waa hab si ballaaran loo isticmaalo, kaas oo leh faa'iidooyinka isticmaalka tamarta oo hooseeya iyo awoodda lagu soo saaro agab saafi ah oo sarreeya. 5,6 Cilmi-baaris ku saabsan kiristalisaynta nikkel sulfate hexahydrate iyadoo la adeegsanayo kiristalisaynta qaboojinta ee aan kala go 'lahayn ayaa sameysay horumar la taaban karo. Waqtigan xaadirka ah, cilmi-baarisyada badankood waxay diiradda saaraan hagaajinta habka kiristalisaynta iyadoo la hagaajinayo xuduudaha sida heerkulka, heerka qaboojinta, cabbirka abuurka iyo pH. 7,8,9 Hadafku waa in la kordhiyo wax-soo-saarka kiristaalka iyo daahirnimada kiristaalka la helay. Si kastaba ha ahaatee, inkastoo daraasad dhammaystiran lagu sameeyay xuduudahan, weli waxaa jira farqi weyn oo ku jira fiiro gaar ah oo loo leeyahay saameynta wasakhda, gaar ahaan ammonium (NH4+), natiijooyinka kiristalisaynta.
Wasakhda ammonium waxay u badan tahay inay ku jirto xalka nikkelka ee loo isticmaalo kiristaalka nikkelka sababtoo ah joogitaanka wasakhda ammonium inta lagu jiro habka soo saarista. Ammonia waxaa badanaa loo isticmaalaa sidii wakiil saponifying ah, kaas oo ka tagaya xaddi raad ah oo NH4+ ah xalka nikkelka. 10,11,12 Iyadoo ay jiraan wasakhda ammonium meel walba, saameyntooda sifooyinka kiristaalka sida qaab-dhismeedka kiristaalka, habka koritaanka, sifooyinka kulaylka, daahirnimada, iwm. weli si liidata ayaa loo fahmay. Cilmi-baarista xaddidan ee ku saabsan saameyntooda waa muhiim sababtoo ah wasakhdu waxay carqaladeyn kartaa ama beddeli kartaa koritaanka kiristaalka, xaaladaha qaarkoodna, waxay u dhaqmaan sidii wax ka hortagayaal, taasoo saameyn ku yeelanaysa kala-guurka u dhexeeya qaababka kiristaalka ee la kala saari karo iyo kuwa deggan. 13,14 Fahmidda saameyntan sidaas darteed waa muhiim marka laga eego dhinaca warshadaha sababtoo ah wasakhdu waxay waxyeellayn kartaa tayada badeecada.
Iyada oo lagu saleynayo su'aal gaar ah, daraasaddani waxay higsaneysay in la baaro saameynta wasakhda ammonium ay ku leedahay sifooyinka kiristaalo nikkel ah. Iyadoo la fahmayo saameynta wasakhda, habab cusub ayaa la samayn karaa si loo xakameeyo loona yareeyo saameyntooda xun. Daraasaddani waxay sidoo kale baartey isku xirnaanta u dhaxaysa fiirsashada wasakhda iyo isbeddellada saamiga abuurka. Maadaama abuurka si weyn loogu isticmaalo habka wax soo saarka, xuduudaha abuurka ayaa loo isticmaalay daraasaddan, waana lagama maarmaan in la fahmo xiriirka ka dhexeeya labadan arrimood. 15 Saamaynta labadan xuduudood ayaa loo isticmaalay in lagu barto wax soo saarka kiristaalka, habka koritaanka kiristaalka, qaab-dhismeedka kiristaalka, qaab-dhismeedka, iyo daahirnimada. Intaa waxaa dheer, dhaqanka kintikada, sifooyinka kulaylka, iyo kooxaha shaqeynaya ee kiristaalo ee saameynta wasakhda NH4+ oo keliya ayaa si dheeraad ah loo baaray.
Agabka loo isticmaalay daraasaddan wuxuu ahaa nikkel sulfate hexahydrate (NiSO 6H2O, ≥ 99.8%) oo ay bixisay GEM; ammonium sulfate ((NH)SO2, ≥ 99%) oo laga soo iibsaday Tianjin Huasheng Co., Ltd.; biyo la safeeyey. Kiristal-ka abuurka la isticmaalay wuxuu ahaa NiSO2 6H2O, oo la jajabiyey oo la shaandheeyey si loo helo cabbir isku mid ah oo ah 0.154 mm. Astaamaha NiSO2 6H2O waxaa lagu muujiyey Shaxda 1 iyo Jaantuska 1.
Saamaynta wasakhda NH4+ iyo saamiga abuurka ee ku aaddan crystallization-ka ee nikkel sulfate hexahydrate ayaa la baaray iyadoo la adeegsanayo qaboojin goos goos ah. Dhammaan tijaabooyinka waxaa lagu sameeyay heerkul bilow ah oo ah 25 °C. 25 °C ayaa loo doortay heerkulka crystallization iyadoo la tixgelinayo xaddidaadaha xakamaynta heerkulka inta lagu jiro shaandhaynta. Crystallization waxaa sababi kara isbeddellada heerkulka degdegga ah inta lagu jiro shaandhaynta xalalka kulul iyadoo la adeegsanayo funnel Buchner heerkul hooseeya. Habkani wuxuu si weyn u saameyn karaa kinetics-ka, qaadashada wasakhda, iyo sifooyinka kala duwan ee crystals-ka.
Xalka nikkelka waxaa markii ugu horreysay la diyaariyey iyadoo lagu milmayo 224 g NiSO4 6H2O 200 ml oo biyo la safeeyey ah. Xoogga la doortay wuxuu u dhigmaa supersaturation (S) = 1.109. Supersaturation-ka waxaa lagu go'aamiyay iyadoo la barbar dhigayo milanka kiristaalo nikkel sulfate ah oo milma iyo milanka nikkel sulfate hexahydrate ee 25 °C. Supersaturation-ka hoose ayaa la doortay si looga hortago crystallization-ka iskiis u dhaca marka heerkulka hoos loogu dhigo kii hore.
Saamaynta fiirsashada ion-ka NH4+ ee habka kiristaalka ayaa la baaray iyadoo lagu daray (NH4)2SO4 xalka nikkel. Fiirsashada ion-ka NH4+ ee daraasaddan loo isticmaalay waxay ahaayeen 0, 1.25, 2.5, 3.75, iyo 5 g/L. Xalka waxaa lagu kululeeyay 60 °C muddo 30 daqiiqo ah iyadoo lagu walaaqayo 300 rpm si loo hubiyo isku-darka isku midka ah. Dabadeed xalka waxaa loo qaboojiyay heerkulka falcelinta la rabay. Markii heerkulku gaaray 25 °C, xaddi kala duwan oo kiristaal abuurka ah (saamiga abuurka ee 0.5%, 1%, 1.5%, iyo 2%) ayaa lagu daray xalka. Saamiga abuurka waxaa lagu go'aamiyay iyadoo la barbar dhigayo miisaanka abuurka iyo miisaanka NiSO4 6H2O ee xalka.
Ka dib markii kiristaallada abuurka lagu daray xalka, habka kiristaallada ayaa si dabiici ah u dhacay. Habka kiristaallada ayaa socday muddo 30 daqiiqo ah. Xalka waxaa lagu sifeeyay iyadoo la isticmaalayo riix shaandho si loo sii kala saaro kiristaallada la ururiyay iyo xalka. Inta lagu jiro habka sifeynta, kiristaallada waxaa si joogto ah loogu dhaqi jiray ethanol si loo yareeyo suurtagalnimada dib-u-cusboonaysiinta iyo in la yareeyo ku dhegganaanta wasakhda ku jirta xalka dusha sare ee kiristaallada. Ethanol waxaa loo doortay in lagu dhaqo kiristaallada sababtoo ah kiristaallada kuma milmi karaan ethanol. Kiristaallada la sifeeyay waxaa la dhigay ku-shubasho shaybaadh heerkulkiisu yahay 50 °C. Xuduudaha tijaabada ah ee faahfaahsan ee loo isticmaalay daraasaddan waxaa lagu muujiyay Shaxda 2.
Qaab-dhismeedka kiristaalka waxaa lagu go'aamiyay qalab XRD ah (SmartLab SE—HyPix-400) waxaana la ogaaday joogitaanka isku-dhafka NH4+. Astaamaha SEM (Apreo 2 HiVac) ayaa la sameeyay si loo falanqeeyo qaab-dhismeedka kiristaalka. Sifooyinka kulaylka kiristaalka waxaa lagu go'aamiyay qalab TGA ah (TG-209-F1 Libra). Kooxaha shaqeynaya waxaa lagu falanqeeyay FTIR (JASCO-FT/IR-4X). Nadiifnimada muunadda waxaa lagu go'aamiyay qalab ICP-MS ah (Prodigy DC Arc). Muunadda waxaa lagu diyaariyey iyadoo lagu milmayo 0.5 g oo kiristaal ah 100 mL oo biyo la safeeyey ah. Wax soo saarka kiristaalka (x) waxaa lagu xisaabiyay iyadoo loo qaybinayo cufka kiristaalka soo baxaya cufka kiristaalka la geliyo iyadoo loo eegayo qaacidada (1).
halkaas oo x uu yahay wax soo saarka kiristaalka, oo u dhexeeya 0 ilaa 1, mout waa miisaanka kiristaalka wax soo saarka (g), min waa miisaanka kiristaalka la geliyo (g), msol waa miisaanka kiristaalka ku jira xalka, mseedna waa miisaanka kiristaalka abuurka.
Wax soo saarka kiristaalka ayaa si dheeraad ah loo baaray si loo go'aamiyo kinetikada koritaanka kiristaalka loona qiyaaso qiimaha tamarta kicinta. Daraasaddan waxaa lagu sameeyay saamiga abuuridda oo ah 2% iyo isla habka tijaabada ah ee hore. Xuduudaha kinetikada kiristaalka isothermal-ka waxaa lagu go'aamiyay iyadoo la qiimeynayo wax soo saarka kiristaalka waqtiyada kiristaalka kala duwan (10, 20, 30, iyo 40 daqiiqo) iyo heerkulka bilowga ah (25, 30, 35, iyo 40 °C). Xoogagga la xushay ee heerkulka bilowga ah waxay u dhigmeen qiimayaasha supersaturation (S) ee 1.109, 1.052, 1, iyo 0.953, siday u kala horreeyaan. Qiimaha supersaturation waxaa lagu go'aamiyay iyadoo la barbar dhigayo milanka kiristaalka nikkel sulfate ee milmay iyo milanka nikkel sulfate hexahydrate heerkulka bilowga ah. Daraasaddan, milanka NiSO4 6H2O ee 200 mL oo biyo ah heerkul kala duwan oo aan lahayn wasakh ayaa lagu muujiyay Jaantuska 2.
Johnson-Mail-Avrami (aragtida JMA) waxaa loo isticmaalaa in lagu falanqeeyo dhaqanka kirismaska ​​isothermal-ka. Aragtida JMA waxaa la doortaa sababtoo ah habka kirismaska ​​ma dhaco ilaa kirismaska ​​abuurka lagu daro xalka. Aragtida JMA waxaa lagu sharaxay sidan soo socota:
Halka x(t) uu matalo kala-guurka waqtiga t, k uu matalo joogtada heerka kala-guurka, t uu matalo wakhtiga kala-guurka, n-na uu matalo tusmada Avrami. Qaaciddada 3aad waxaa laga soo qaatay qaacidada (2). Tamarta kicinta ee kiristaalka waxaa lagu go'aamiyaa iyadoo la adeegsanayo isle'egta Arrhenius:
Halka kg uu yahay joogto heerka falcelinta, k0 waa joogto, Tusaale ahaan waa tamarta kicinta ee koritaanka kiristaalka, R waa joogto gaaska molar (R=8.314 J/mol K), iyo T waa heerkulka kiristaalka isothermal-ka (K).
Jaantuska 3a wuxuu muujinayaa in saamiga abuurka iyo fiirsashada daawada ay saameyn ku leeyihiin wax soo saarka kiristaallada nikkelka. Marka fiirsashada daawada ee xalka ay gaarto 2.5 g/L, wax soo saarka kiristaalka ayaa hoos uga dhacay 7.77% ilaa 6.48% (saamiga abuurka 0.5%) iyo 10.89% ilaa 10.32% (saamiga abuurka 2%). Kordhinta dheeraadka ah ee fiirsashada daawada waxay keentay koror u dhigma oo ku yimid wax soo saarka kiristaalka. Wax soo saarka ugu sarreeya wuxuu gaaray 17.98% markii saamiga abuurka uu ahaa 2% fiirsashada daawadana uu ahaa 5 g/L. Isbeddellada qaabka wax soo saarka kiristaalka oo leh kororka fiirsashada daawada waxay la xiriiri karaan isbeddellada habka koritaanka kiristaalka. Marka fiirsashada daawadana uu hooseeyo, ayoonnada Ni2+ iyo NH4+ waxay ku tartamaan isku xidhka SO42−, taasoo horseedaysa kororka milmida nikkelka ee xalka iyo hoos u dhaca wax soo saarka kiristaalka. 14 Marka fiirsashada wasakhdu sarreyso, habka tartanka ayaa wali dhacaya, laakiin qaar ka mid ah ayoonnada NH4+ ayaa la shaqeeya ayoonnada nikkel iyo sulfate si ay u sameeyaan cusbo labanlaab ah oo ah nikkel ammonium sulfate. 16 Samaynta milix labanlaab ah waxay keenaysaa hoos u dhac ku yimaada milanka milanka, taasoo kordhinaysa wax soo saarka kiristaalka. Kordhinta saamiga abuurka ayaa si joogto ah u hagaajin karta wax soo saarka kiristaalka. Iniinuhu waxay bilaabi karaan habka nucleation-ka iyo koritaanka kiristaalka ee iskiis ah iyagoo siinaya aag dusha sare ah oo bilow ah oo ayoonnada milanka ah si ay u abaabulaan oo u sameeyaan kiristaalka. Marka saamiga abuurka uu kordho, aagga dusha sare ee bilowga ah ee ayoonnada si ay u abaabulaan ayaa kordha, sidaas darteed kiristaal badan ayaa la samayn karaa. Sidaa darteed, kordhinta saamiga abuurka waxay saameyn toos ah ku leedahay heerka koritaanka kiristaalka iyo wax soo saarka kiristaalka. 17
Halbeegyada NiSO4 6H2O: (a) wax soo saarka kiristaalka iyo (b) pH ee xalka nikkelka ka hor iyo ka dib tallaalka.
Jaantuska 3b wuxuu muujinayaa in saamiga abuurka iyo fiirsashada dopant-ka ay saameeyaan pH-ga xalka nikkel ka hor iyo ka dib ku darista abuurka. Ujeeddada la socodka pH-ga xalka waa in la fahmo isbeddellada ku yimaada dheelitirka kiimikada ee xalka. Kahor inta aan lagu darin kiristaalo abuurka, pH-ga xalka wuxuu u janjeeraa inuu hoos u dhaco sababtoo ah joogitaanka ions-ka NH4+ ee sii daaya proton-ka H+. Kordhinta fiirsashada dopant-ka waxay keentaa in protons-ka H+ badan la sii daayo, taasoo hoos u dhigaysa pH-ga xalka. Ka dib marka lagu daro kiristaalo abuurka, pH-ga dhammaan xalalka ayaa kordha. Isbeddelka pH wuxuu si togan ula xiriiraa isbeddelka wax soo saarka kiristaalka. Qiimaha pH-ga ugu hooseeya waxaa laga helay fiirsashada dopant-ka ee 2.5 g/L iyo saamiga abuurka ee 0.5%. Marka fiirsashada dopant-ku uu kordho 5 g/L, pH-ga xalka ayaa kordha. Dhacdadan waa mid aad loo fahmi karo, maadaama helitaanka ions-ka NH4+ ee xalka uu hoos u dhaco nuugista awgeed, ama ku darid awgeed, ama nuugista iyo ku darista ions-ka NH4+ ee kiristaalo ahaan.
Tijaabooyin iyo falanqayn ku saabsan wax soo saarka kiristaalka ayaa la sameeyay si loo go'aamiyo dhaqanka kiristaalka ee koritaanka kiristaalka iyo in la xisaabiyo tamarta kicinta ee koritaanka kiristaalka. Xuduudaha kintikaalka kiristaalka isothermal-ka ayaa lagu sharraxay qaybta Hababka. Jaantuska 4 wuxuu muujinayaa sawirka Johnson-Mehl-Avrami (JMA) kaas oo muujinaya dhaqanka kiristaalka ee koritaanka kiristaalka nikkel sulfate. Jaantuska waxaa lagu sameeyay iyadoo la sawirayo qiimaha ln[− ln(1− x(t))] marka loo eego qiimaha ln t (Isleeg 3). Qiimaha jahada ee laga helay sawirka waxay u dhigmaan qiimayaasha tusmada JMA (n) kuwaas oo tilmaamaya cabbirrada kiristaalka koraya iyo habka koritaanka. Halka qiimaha goynta uu tilmaamayo heerka koritaanka kaas oo uu matalo k k ee joogtada ah. Qiimaha tusmada JMA (n) waxay u dhexeeyaan 0.35 ilaa 0.75. Qiimahan n wuxuu tilmaamayaa in kiristaalku ay leeyihiin kobac hal-cabbir ah oo ay raacaan farsamo koris oo xakamaysan faafinta; 0 < n < 1 wuxuu tilmaamayaa koris hal-cabbir ah, halka n < 1 uu tilmaamayo farsamo koris oo xakamaysan faafinta. 18 Heerka kobaca ee k joogtada ah ayaa hoos u dhacaya marka heerkulku sii kordho, taasoo muujinaysa in habka kiristaalaynta uu si dhakhso ah u dhaco heerkul hooseeya. Tani waxay la xiriirtaa kororka subsaturation-ka xalka heerkulka hooseeya.
Jaantusyada Johnson-Mehl-Avrami (JMA) ee nikkel sulfate hexahydrate heerkul kala duwan oo crystallization ah: (a) 25 °C, (b) 30 °C, (c) 35 °C iyo (d) 40 °C.
Ku darista daawada waxay muujisay qaab isku mid ah heerka koritaanka heerkulka oo dhan. Markii fiirsashada daawada uu ahaa 2.5 g/L, heerka kobaca kiristaalka ayaa hoos u dhacay, markii fiirsashada daawada uu ka sarreeyay 2.5 g/L, heerka koritaanka kiristaalka ayaa kordhay. Sida hore loo soo sheegay, isbeddelka qaabka heerka koritaanka kiristaalka waxaa sabab u ah isbeddelka habka isdhexgalka u dhexeeya ion-yada ku jira xalka. Marka fiirsashada daawada uu hooseeyo, habka tartanka ee u dhexeeya ion-yada ku jira xalka wuxuu kordhiyaa milmida dareeraha, taasoo hoos u dhigaysa heerka koritaanka kiristaalka. 14 Intaa waxaa dheer, ku darista heerarka sare ee daawada kiristaalka waxay sababtaa in habka koritaanka uu si weyn isu beddelo. Marka fiirsashada daawada kiristaalka uu ka bato 3.75 g/L, nukliyeer cusub oo kiristaal ah ayaa la sameeyaa, taasoo horseedaysa hoos u dhac ku yimaada milmida dareeraha, taasoo kordhinaysa heerka koritaanka kiristaalka. Samaynta nukliyeer cusub oo kiristaal ah waxaa lagu muujin karaa sameynta milixda labanlaabka ah (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. 16 Marka laga hadlayo habka koritaanka kiristaalka, natiijooyinka kala-soocidda raajada X-ray waxay xaqiijinayaan sameynta milix labanlaab ah.
Shaqada jaantuska JMA ayaa si dheeraad ah loo qiimeeyay si loo go'aamiyo tamarta kicinta ee kirismaska. Tamarta kicinta waxaa lagu xisaabiyay iyadoo la adeegsanayo isla'egta Arrhenius (oo lagu muujiyay Isle'egta (4)). Jaantuska 5a wuxuu muujinayaa xiriirka ka dhexeeya qiimaha ln(kg) iyo qiimaha 1/T. Kadib, tamarta kicinta waxaa lagu xisaabiyay iyadoo la adeegsanayo qiimaha kala-soocidda ee laga helay sawirka. Jaantuska 5b wuxuu muujinayaa qiimaha tamarta kicinta ee kirismaska ​​iyadoo la raacayo heerarka kala duwan ee wasakhda. Natiijooyinku waxay muujinayaan in isbeddellada ku yimaada fiirsashada wasakhda ay saameeyaan tamarta kicinta. Tamarta kicinta ee kirismaska ​​ee kiristaalooyinka nikkel sulfate ee aan lahayn wasakhda waa 215.79 kJ/mol. Marka fiirsashada wasakhda ay gaarto 2.5 g/L, tamarta kicinta waxay kordhisaa 3.99% ilaa 224.42 kJ/mol. Kordhinta tamarta kicinta waxay muujinaysaa in caqabadda tamarta ee habka kirismaska ​​ay korodho, taasoo horseedi doonta hoos u dhac ku yimaada heerka koritaanka kirismaska ​​iyo wax soo saarka kiristaalka. Marka fiirsashada wasakhda ay ka badan tahay 2.5 g/L, tamarta kicinta ee kirismaska ​​​​si weyn ayay u hoos u dhacdaa. Marka ay wasakhdu ku badan tahay 5 g/l, tamarta firfircoonidu waa 205.85 kJ/mol, taasoo 8.27% ka hooseysa tamarta firfircoonida marka ay wasakhdu ku badan tahay 2.5 g/l. Hoos u dhaca tamarta firfircoonidu waxay muujinaysaa in habka kicinta kiimikada la fududeeyay, taasoo horseedaysa kororka heerka koritaanka kiristaalka iyo wax soo saarka kiristaalka.
(a) Ku rakibidda sawirka ln(kg) iyo 1/T iyo (b) tamarta kicinta Tusaale ahaan kiristaalaynta oo ku urursan meelo kala duwan oo wasakh ah.
Habka koritaanka kiristaalka waxaa lagu baaray XRD iyo FTIR spectroscopy, waxaana la falanqeeyay kinetikada koritaanka kiristaalka iyo tamarta kicinta. Jaantuska 6 wuxuu muujinayaa natiijooyinka XRD. Xogtu waxay la jaanqaadaysaa PDF #08–0470, taasoo tilmaamaysa inay tahay α-NiSO4 6H2O (casaan silica). Kiristaalku wuxuu ka tirsan yahay nidaamka tetragonal, kooxda booska waa P41212, xuduudaha unugyada cutubku waa a = b = 6.782 Å, c = 18.28 Å, α = β = γ = 90°, muggana waa 840.8 Å3. Natiijooyinkani waxay la jaanqaadayaan natiijooyinka ay hore u daabaceen Manomenova et al. 19 Soo bandhigidda ions-ka NH4+ waxay sidoo kale horseeddaa sameynta (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. Xogtu waxay ka tirsan tahay PDF No. 31–0062. Crystal-ku wuxuu ka tirsan yahay nidaamka monoclinic, kooxda booska P21/a, xuduudaha unugyada cutubku waa a = 9.186 Å, b = 12.468 Å, c = 6.242 Å, α = γ = 90°, β = 106.93°, muggana waa 684 Å3. Natiijooyinkani waxay la jaan qaadayaan daraasaddii hore ee ay soo saartay Su et al.20.
Qaababka kala-soocidda raajada X-ray ee kiristaallada nikkel sulfate: (a-b) 0.5%, (c-d) 1%, (e-f) 1.5%, iyo (g-h) saamiga abuurka 2%. Sawirka midig waa muuqaal ballaaran oo sawirka bidix ah.
Sida ku cad Jaantusyada 6b, d, f iyo h, 2.5 g/L waa xadka ugu sarreeya ee fiirsashada ammonium ee xalka iyada oo aan la samayn milix dheeraad ah. Marka fiirsashada wasakhdu tahay 3.75 iyo 5 g/L, ayoonada NH4+ waxaa lagu daraa qaab-dhismeedka kiristaalka si loo sameeyo milixda isku dhafan (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. Sida laga soo xigtay xogta, xoojinta ugu sarreysa ee milixda isku dhafan ayaa kordha marka fiirsashada wasakhdu ay ka korodho 3.75 ilaa 5 g/L, gaar ahaan 2θ 16.47° iyo 17.44°. Kordhinta ugu sarreysa ee milixda isku dhafan waxay sabab u tahay oo keliya mabda'a isku dheelitirka kiimikada. Si kastaba ha ahaatee, qaar ka mid ah meelaha aan caadiga ahayn waxaa lagu arkay 2θ 16.47°, taas oo loo aaneyn karo isbeddelka laastikada ee kiristaalka. 21 Natiijooyinka sifeynta ayaa sidoo kale muujinaya in saamiga abuurka oo sarreeya uu keeno hoos u dhac ku yimaada xoogga ugu sarreeya ee milixda isku dhafan. Saamiga abuurka oo sarreeya ayaa dardar geliya habka kiristaalka, taasoo horseedaysa hoos u dhac weyn oo ku yimaada milanka. Xaaladdan oo kale, habka koritaanka kiristaalka wuxuu ku urursan yahay abuurka, sameynta marxalado cusubna waxaa carqaladeeya hoos u dhaca buuxinta xalka. Taas bedelkeeda, marka saamiga abuurka uu hooseeyo, habka kiristaalka waa gaabis, buuxinta xalkana waxay ku sii jirtaa heer aad u sarreeya. Xaaladdan waxay kordhinaysaa suurtogalnimada nucleation ee milixda labanlaabka ah ee aan milmi karin (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O). Xogta xoojinta ugu sarreysa ee milixda labanlaabka ah waxaa lagu bixiyay Shaxda 3.
Sifeynta FTIR waxaa la sameeyay si loo baaro cillad kasta ama isbeddel qaab-dhismeed kasta oo ku yimaada shabagga martida loo yahay sababtoo ah joogitaanka ion-yada NH4+. Muunado leh saamiga abuur joogto ah oo ah 2% ayaa la tilmaamay. Jaantuska 7 wuxuu muujinayaa natiijooyinka sifeynta FTIR. Meelaha ugu sarreeya ee lagu arkay 3444, 3257 iyo 1647 cm−1 waxaa sabab u ah qaababka fidinta O–H ee molecules-ka. Meelaha ugu sarreeya ee 2370 iyo 2078 cm−1 waxay matalaan isku xirnaanta haydarojiinta ee u dhexeeya molecules-ka biyaha. Xariiqda 412 cm−1 waxaa loo aaneynayaa gariirka fidinta Ni–O. Intaa waxaa dheer, ion-yada SO4− ee bilaashka ah waxay muujiyaan afar nooc oo gariir oo waaweyn oo ah 450 (υ2), 630 (υ4), 986 (υ1) iyo 1143 iyo 1100 cm−1 (υ3). Calaamadaha υ1-υ4 waxay matalaan sifooyinka qaababka gariirka, halkaas oo υ1 ay matasho qaabka aan kala go 'lahayn (fidinta isku-dhafan), υ2 waxay matashaa qaabka laba-laaban ee kala-go'aya (foorid siman), iyo υ3 iyo υ4 waxay matalaan qaababka saddex-laaban ee kala-go'aya (fidinta aan kala go'ayanayn iyo foorid aan kala go'ayanayn, siday u kala horreeyaan). 22,23,24 Natiijooyinka sifeynta waxay muujinayaan in joogitaanka wasakhda ammonium ay bixiso meel sare oo dheeraad ah oo ku taal tirada mowjadaha ee 1143 cm-1 (oo lagu calaamadeeyay goobo cas oo ku yaal sawirka). Meesha ugu sarreysa ee dheeraadka ah ee 1143 cm-1 waxay tilmaamaysaa in joogitaanka ions-ka NH4+, iyadoon loo eegin xoogga, ay keento qallooc ku yimaada qaab-dhismeedka shabagga, taasoo horseedda isbeddel ku yimaada inta jeer ee gariirka ee molecules-ka sulfate ion ee ku jira kiristaalka.
Iyada oo ku saleysan natiijooyinka XRD iyo FTIR ee la xiriira dhaqanka dhaqdhaqaaqa koritaanka kiristaalka iyo tamarta kicinta, Jaantuska 8 wuxuu muujinayaa qaabka habka kiristaalka ee nikkel sulfate hexahydrate iyadoo lagu darayo wasakhda NH4+. Maqnaanshaha wasakhda, ayoonada Ni2+ waxay la falgeli doonaan H2O si ay u sameeyaan nikkel hydrate [Ni(6H2O)]2−. Kadib, nikkel hydrate si iskeed ah ayuu ula midoobaa ayoonada SO42− si uu u sameeyo nikkel hydrate Ni(SO4)2−6H2O waxayna u kortaa kiristaalo nikkel sulfate hexahydrate ah. Marka isku-darka hoose ee wasakhda amooniyamka (2.5 g/L ama ka yar) lagu daro xalka, [Ni(6H2O)]2− way adag tahay in si buuxda loogu daro ayoonada SO42− sababtoo ah ayoonada [Ni(6H2O)]2− iyo NH4+ waxay ku tartamaan isku-darka ayoonada SO42−, inkastoo ay weli jiraan ayoonada sulfate ku filan oo ay la falgalaan labada ayoon. Xaaladdan waxay horseedaa koror ku yimaada tamarta kicinta ee kiristaalka iyo hoos u dhac ku yimaada koritaanka kiristaalka. 14,25 Ka dib marka la sameeyo nuclei-ga hexahydrate-ka ee nikkel sulfate oo loo koriyo kiristaalo, aayoon badan oo NH4+ iyo (NH4)2SO4 ah ayaa lagu nuugaa dusha sare ee kiristaalo-ka. Tani waxay sharraxaysaa sababta kooxda shaqaynaysa ee SO4− ion (lambarka hirarka 1143 cm−1) ee muunadaha NSH-8 iyo NSH-12 ay u sii jiraan sameynta iyada oo aan la isticmaalin habka doping-ka. Marka fiirsashada wasakhda ay sarreyso, aayoonka NH4+ waxay bilaabaan inay ku daraan qaab-dhismeedka kiristaalo-ka, iyagoo sameeya cusbo labanlaab ah. 16 Dhacdadani waxay dhacdaa sababtoo ah la'aanta aayoonka SO42− ee xalka, aayoonka SO42− waxay si dhakhso leh ugu xidhmaan aayoonka nikkel-ka hydrates-ka marka loo eego aayoonka amooniyamka. Habkani wuxuu kor u qaadaa nucleation-ka iyo koritaanka milixda labanlaab ah. Inta lagu jiro habka dahaarka, aayoonka Ni(SO4)2 6H2O iyo (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O ayaa isku mar la sameeyaa, taas oo horseedda koror tirada nuclei-ga la helay. Kordhinta tirada nuclei-ga waxay kor u qaadaa dardargelinta koritaanka kiristaalo-ka iyo hoos u dhaca tamarta kicinta.
Falcelinta kiimikada ee ku saabsan milmida nikkel sulfate hexahydrate biyaha, ku darista xaddi yar iyo xaddi badan oo ammonium sulfate ah, ka dibna fulinta habka crystallization-ka waxaa lagu muujin karaa sidan soo socota:
Natiijooyinka astaamaha SEM waxaa lagu muujiyay Jaantuska 9. Natiijooyinka astaamaha waxay muujinayaan in xaddiga milixda ammonium ee lagu daray iyo saamiga abuurka aysan si weyn u saameyn qaabka kiristaalka. Cabbirka kiristaalka la sameeyay wuxuu weli yahay mid joogto ah, inkastoo kiristaalka waaweyn uu ka soo muuqdo meelaha qaar. Si kastaba ha ahaatee, astaamo dheeraad ah ayaa weli loo baahan yahay si loo go'aamiyo saameynta fiirsashada milixda ammonium iyo saamiga abuurka ee cabbirka celceliska kiristaalka la sameeyay.
Qaab-dhismeedka kiristaalka ee NiSO4 6H2O: (a–e) 0.5%, (f–j) 1%, (h–o) 1.5% iyo (p–u) 2% saamiga abuurka oo muujinaya isbeddelka fiirsashada NH4+ laga bilaabo sare ilaa hoose, taasoo ah 0, 1.25, 2.5, 3.75 iyo 5 g/L, siday u kala horreeyaan.
Jaantuska 10a wuxuu muujinayaa qaloocyada TGA ee kiristaalo leh fiirsashooyin kala duwan oo wasakh ah. Falanqaynta TGA waxaa lagu sameeyay muunadaha iyadoo saamiga abuurku yahay 2%. Falanqaynta XRD waxaa sidoo kale lagu sameeyay muunadda NSH-20 si loo go'aamiyo isku-dhafka la sameeyay. Natiijooyinka XRD ee lagu muujiyay Jaantuska 10b waxay xaqiijinayaan isbeddellada ku yimid qaab-dhismeedka kiristaalo. Cabbiraadaha heerkulbeegga waxay muujinayaan in dhammaan kiristaalo la sameeyay ay muujiyaan xasillooni kuleyl ilaa 80°C. Dabadeed, miisaanka kiristaalo wuxuu hoos u dhacay 35% markii heerkulku kor u kacay ilaa 200°C. Miisaanka luminta kiristaalo waxaa sabab u ah habka kala-go'idda, kaas oo ku lug leh luminta 5 molecules biyo ah si loo sameeyo NiSO4 H2O. Markii heerkulku kor u kacay ilaa 300–400°C, miisaanka kiristaalo ayaa mar kale hoos u dhacay. Miisaanka luminta kiristaalo wuxuu ahaa qiyaastii 6.5%, halka miisaanka luminta muunadda kiristaalo ee NSH-20 uu ahaa mid xoogaa ka sarreeya, sax ahaan 6.65%. Kala-go'idda ayoonnada NH4+ ee gaaska NH3 ee muunadda NSH-20 waxay keentay in waxoogaa la dhimo. Markii heerkulku ka kordhay 300 ilaa 400°C, miisaanka kiristaalooyinku wuu yaraaday, taasoo keentay in dhammaan kiristaalooyinku ay yeeshaan qaab-dhismeedka NiSO4. Kordhinta heerkulka laga bilaabo 700°C ilaa 800°C waxay keentay in qaab-dhismeedka kiristaalo uu isu beddelo NiO, taasoo keentay in la sii daayo gaasaska SO2 iyo O2.25,26
Nadiifnimada kiristaallada nikkel sulfate hexahydrate waxaa lagu go'aamiyay iyadoo la qiimeynayo heerka NH4+ iyadoo la adeegsanayo qalab DC-Arc ICP-MS ah. Nadiifnimada kiristaallada nikkel sulfate waxaa lagu go'aamiyay qaacidada (5).
Halka Ma uu yahay cufka wasakhda ee ku jira kiristaalka (mg), Mo waa cufka kiristaalka (mg), Ca waa isku-darka wasakhda ee ku jirta xalka (mg/l), V waa mugga xalka (l).
Jaantuska 11aad wuxuu muujinayaa daahirnimada kiristaalooyinka nikkel sulfate hexahydrate. Qiimaha daahirnimadu waa qiimaha celceliska 3 astaamood. Natiijooyinku waxay muujinayaan in saamiga abuurka iyo fiirsashada wasakhda ay si toos ah u saameeyaan daahirnimada kiristaalooyinka nikkel sulfate ee la sameeyay. Inta badan fiirsashada wasakhda, ayaa nuugista wasakhda badan, taasoo keenta daahirnimo hoose oo kiristaalo ah oo la sameeyay. Si kastaba ha ahaatee, qaabka nuugista wasakhda ayaa isbeddeli kara iyadoo ku xiran fiirsashada wasakhda, garaafka natiijadana wuxuu muujinayaa in nuugista wasakhda guud ee kiristaalo aan si weyn isu beddelin. Intaa waxaa dheer, natiijooyinkani waxay sidoo kale muujinayaan in saamiga abuurka oo sareeya uu hagaajin karo daahirnimada kiristaalo. Dhacdadan waa suurtagal sababtoo ah marka inta badan kiristaalo la sameeyay ay ku urursan yihiin nikkel nuclei, suurtagalnimada in ayoonada nikkel ay ku ururaan nikkel-ka ayaa ka sarreeya. 27
Daraasaddu waxay muujisay in amooniyada amooniyamka (NH4+) ay si weyn u saameeyaan habka kiristaalka iyo sifooyinka kiristaalka ee kiristaalka nikkel sulfate hexahydrate, waxayna sidoo kale muujisay saameynta saamiga abuurka ee habka kiristaalka.
Marka ay amooniyamku ka sarreeyo 2.5 g/l, heerka koritaanka kiristaalka iyo kiiristaalku way hoos u dhacaan. Marka ay amooniyamku ka sarreeyo 2.5 g/l, heerka koritaanka kiristaalka iyo kiiristaalku way kordhaan.
Ku darista wasakhda xalka nikkel waxay kordhisaa tartanka u dhexeeya NH4+ iyo [Ni(6H2O)]2− ions ee SO42−, taasoo horseedaysa koror ku yimaada tamarta kicinta. Hoos u dhaca tamarta kicinta ka dib marka lagu daro xaddi badan oo wasakh ah waxaa sabab u ah gelitaanka aayoonka NH4+ ee qaab-dhismeedka kiristaalka, sidaas darteedna sameeya milix labanlaab ah (NH4)2Ni(SO4)2− 6H2O).
Isticmaalka saamiga abuurka oo sareeya waxay hagaajin kartaa wax soo saarka kiristaalka, heerka koritaanka kiristaalka iyo daahirnimada kiristaalka ee nikkel sulfate hexahydrate.
Demirel, HS, iwm. Ka-hortagga milmida ee nikkel sulfate hydrate-ka heerka baytariga inta lagu jiro habaynta laterite. Sebteembar. Tiknoolajiyadda Nadiifinta, 286, 120473. https://doi.org/10.1016/J.SEPPUR.2022.120473 (2022).
Saguntala, P. iyo Yasota, P. Adeegsiga indhaha ee kiristaalo nikkel sulfate ah heerkulka sare: Daraasadaha astaamaha iyadoo lagu daray amino acids sida dopants. Mater. Maanta Proc. 9, 669–673. https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2018.10.391 (2019).
Babaahmadi, V., iwm. Qaab-dhismeedka elektiroonigga ah ee qaababka nikkelka ee dusha sare ee dharka iyadoo la adeegsanayo daabacaadda polyol-ka ee oksaydhka graphene-ka oo la dhimay. Joornaalka Injineerinka Fiisikiska iyo Kiimikada ee Dusha Sare ee Colloidal 703, 135203. https://doi.org/10.1016/J.COLSURFA.2024.135203 (2024).
Fraser, J., Anderson, J., Lazuen, J., iwm. “Baahida mustaqbalka iyo amniga saadka nikkelka ee baytariyada baabuurta korontada ku shaqeeya.” Xafiiska Daabacaadda ee Midowga Yurub; (2021). https://doi.org/10.2760/212807
Hahn, B., Böckman, O., Wilson, BP, Lundström, M. iyo Louhi-Kultanen, M. Nadiifinta nikkel sulfate iyadoo la adeegsanayo crystallization dufcadeed oo leh qaboojin. Tiknoolajiyadda Injineerinka Kiimikada 42(7), 1475–1480. https://doi.org/10.1002/CEAT.201800695 (2019).
Ma, Y. et al. Adeegsiga hababka roobka iyo kiristaalka ee soo saarista milixda birta ah ee agabka baytariyada lithium-ion: dib u eegis. Biraha. 10(12), 1-16. https://doi.org/10.3390/MET10121609 (2020).
Masalov, VM, iwm. Kobaca kiristaalo keli ah oo ah nikkel sulfate hexahydrate (α-NiSO4.6H2O) oo ku jira xaaladaha heerkulka ee xaalad deggan. Crystallography. 60(6), 963–969. https://doi.org/10.1134/S1063774515060206 (2015).
Choudhury, RR et al. α-Nickel sulfate hexahydrate kiristaalo: Xiriirka ka dhexeeya xaaladaha koritaanka, qaab-dhismeedka kiristaalka, iyo sifooyinka. JApCr. 52, 1371–1377. https://doi.org/10.1107/S1600576719013797FILE (2019).
Hahn, B., Böckman, O., Wilson, BP, Lundström, M. iyo Louhi-Kultanen, M. Nadiifinta nikkel sulfate iyadoo la adeegsanayo crystallization dufcad-qaboojiye ah. Tiknoolajiyadda Injineerinka Kiimikada 42(7), 1475–1480. https://doi.org/10.1002/ceat.201800695 (2019).