nature.com වෙත පිවිසීම ගැන ඔබට ස්තූතියි. ඔබ භාවිතා කරන බ්‍රව්සර් අනුවාදයේ සීමිත CSS සහාය ඇත. හොඳම අත්දැකීම සඳහා, නවතම බ්‍රව්සර් අනුවාදය භාවිතා කරන ලෙස අපි නිර්දේශ කරමු (නැතහොත් Internet Explorer හි අනුකූලතා මාදිලිය අක්‍රිය කරන්න). ඊට අමතරව, අඛණ්ඩ සහාය සහතික කිරීම සඳහා, මෙම වෙබ් අඩවියට විලාසයන් හෝ JavaScript ඇතුළත් නොවේ.
මෙම අධ්‍යයනය මගින් අඛණ්ඩ සිසිලන ස්ඵටිකීකරණය යටතේ නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සාහයිඩ්‍රේට් වල වර්ධන යාන්ත්‍රණය සහ ක්‍රියාකාරිත්වය කෙරෙහි NH4+ අපද්‍රව්‍ය සහ බීජ අනුපාතයේ බලපෑම් විමර්ශනය කරන අතර, නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සාහයිඩ්‍රේට් වල වර්ධන යාන්ත්‍රණය, තාප ගුණාංග සහ ක්‍රියාකාරී කාණ්ඩ කෙරෙහි NH4+ අපද්‍රව්‍යවල බලපෑම් පරීක්ෂා කරයි. අඩු අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණයකදී, Ni2+ සහ NH4+ අයන බන්ධනය සඳහා SO42− සමඟ තරඟ කරන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ස්ඵටික අස්වැන්න සහ වර්ධන වේගය අඩු වන අතර ස්ඵටිකීකරණ සක්‍රීය කිරීමේ ශක්තිය වැඩි වේ. ඉහළ අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණයකදී, NH4+ අයන ස්ඵටික ව්‍යුහයට ඇතුළත් කර සංකීර්ණ ලුණු (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O) සාදයි. සංකීර්ණ ලුණු සෑදීමෙන් ස්ඵටික අස්වැන්න සහ වර්ධන වේගය වැඩි වන අතර ස්ඵටිකීකරණ සක්‍රීය කිරීමේ ශක්තිය අඩු වේ. ඉහළ සහ අඩු NH4+ අයන සාන්ද්‍රණයන් දෙකම පැවතීම දැලිස් විකෘතියට හේතු වන අතර, ස්ඵටික 80 °C දක්වා උෂ්ණත්වවලදී තාප ස්ථායී වේ. ඊට අමතරව, ස්ඵටික වර්ධන යාන්ත්‍රණයට NH4+ අපද්‍රව්‍යවල බලපෑම බීජ අනුපාතයට වඩා වැඩිය. අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණය අඩු වූ විට, අපිරිසිදු ද්‍රව්‍ය ස්ඵටිකයට සම්බන්ධ කිරීම පහසුය; සාන්ද්‍රණය වැඩි වූ විට, අපිරිසිදු ද්‍රව්‍ය ස්ඵටිකයට ඇතුළත් කිරීම පහසුය. බීජ අනුපාතය මඟින් ස්ඵටික අස්වැන්න බෙහෙවින් වැඩි කළ හැකි අතර ස්ඵටික සංශුද්ධතාවය තරමක් වැඩි දියුණු කළ හැකිය.
නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සාහයිඩ්‍රේට් (NiSO4 6H2O) දැන් බැටරි නිෂ්පාදනය, විද්‍යුත් ආලේපනය, උත්ප්‍රේරක සහ ආහාර, තෙල් සහ සුවඳ විලවුන් නිෂ්පාදනය ඇතුළු විවිධ කර්මාන්තවල භාවිතා වන තීරණාත්මක ද්‍රව්‍යයකි. 1,2,3 නිකල් මත පදනම් වූ ලිතියම්-අයන (LiB) බැටරි මත දැඩි ලෙස රඳා පවතින විදුලි වාහනවල වේගවත් සංවර්ධනයත් සමඟ එහි වැදගත්කම වර්ධනය වෙමින් පවතී. NCM 811 වැනි ඉහළ නිකල් මිශ්‍ර ලෝහ භාවිතය 2030 වන විට ආධිපත්‍යය දරනු ඇතැයි අපේක්ෂා කරන අතර එමඟින් නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සාහයිඩ්‍රේට් සඳහා ඇති ඉල්ලුම තවදුරටත් වැඩි වේ. කෙසේ වෙතත්, සම්පත් සීමාවන් හේතුවෙන්, නිෂ්පාදනය වැඩිවන ඉල්ලුමට අනුකූල නොවිය හැකි අතර, සැපයුම සහ ඉල්ලුම අතර පරතරයක් නිර්මාණය වේ. මෙම හිඟය සම්පත් ලබා ගැනීමේ හැකියාව සහ මිල ස්ථායිතාව පිළිබඳ කනස්සල්ල මතු කර ඇති අතර, ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත්, ස්ථාවර බැටරි ශ්‍රේණියේ නිකල් සල්ෆේට් කාර්යක්ෂමව නිෂ්පාදනය කිරීමේ අවශ්‍යතාවය ඉස්මතු කරයි. 1,4
නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සහයිඩ්‍රේට් නිෂ්පාදනය සාමාන්‍යයෙන් ස්ඵටිකීකරණය මගින් සාක්ෂාත් කරගනු ලැබේ. විවිධ ක්‍රම අතර, සිසිලන ක්‍රමය බහුලව භාවිතා වන ක්‍රමයක් වන අතර, එය අඩු බලශක්ති පරිභෝජනයේ වාසි සහ ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත් ද්‍රව්‍ය නිපදවීමේ හැකියාව ඇත. 5,6 අඛණ්ඩ සිසිලන ස්ඵටිකීකරණය භාවිතයෙන් නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සහයිඩ්‍රේට් ස්ඵටිකීකරණය පිළිබඳ පර්යේෂණ සැලකිය යුතු ප්‍රගතියක් ලබා ඇත. වර්තමානයේ, බොහෝ පර්යේෂණ උෂ්ණත්වය, සිසිලන අනුපාතය, බීජ ප්‍රමාණය සහ pH අගය වැනි පරාමිතීන් ප්‍රශස්ත කිරීම මගින් ස්ඵටිකීකරණ ක්‍රියාවලිය වැඩිදියුණු කිරීම කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි. 7,8,9 ඉලක්කය වන්නේ ලබාගත් ස්ඵටිකවල ස්ඵටික අස්වැන්න සහ සංශුද්ධතාවය වැඩි කිරීමයි. කෙසේ වෙතත්, මෙම පරාමිතීන් පිළිබඳ පුළුල් අධ්‍යයනයක් තිබියදීත්, ස්ඵටිකීකරණ ප්‍රතිඵල කෙරෙහි අපද්‍රව්‍ය, විශේෂයෙන් ඇමෝනියම් (NH4+) වල බලපෑම කෙරෙහි අවධානය යොමු කිරීමේදී තවමත් විශාල පරතරයක් පවතී.
නිස්සාරණ ක්‍රියාවලියේදී ඇමෝනියම් අපද්‍රව්‍ය පැවතීම හේතුවෙන් නිකල් ස්ඵටිකීකරණය සඳහා භාවිතා කරන නිකල් ද්‍රාවණයේ ඇමෝනියම් අපද්‍රව්‍ය තිබීමට ඉඩ ඇත. ඇමෝනියා බහුලව භාවිතා වන්නේ සැපෝනිෆයිං කාරකයක් ලෙස වන අතර එමඟින් නිකල් ද්‍රාවණය තුළ NH4+ අංශු මාත්‍ර ප්‍රමාණයක් ඉතිරි වේ. 10,11,12 ඇමෝනියම් අපද්‍රව්‍ය සර්වසම්පූර්ණ වුවද, ස්ඵටික ව්‍යුහය, වර්ධන යාන්ත්‍රණය, තාප ගුණාංග, සංශුද්ධතාවය වැනි ස්ඵටික ගුණාංග කෙරෙහි ඒවායේ බලපෑම් දුර්වල ලෙස වටහාගෙන ඇත. ඒවායේ බලපෑම් පිළිබඳ සීමිත පර්යේෂණ වැදගත් වන්නේ අපද්‍රව්‍ය ස්ඵටික වර්ධනයට බාධා කළ හැකි හෝ වෙනස් කළ හැකි අතර, සමහර අවස්ථාවල නිෂේධක ලෙස ක්‍රියා කරන අතර, පරිවෘත්තීය සහ ස්ථාවර ස්ඵටික ආකාර අතර සංක්‍රාන්තියට බලපායි. 13,14 එබැවින් මෙම බලපෑම් තේරුම් ගැනීම කාර්මික දෘෂ්ටිකෝණයකින් ඉතා වැදගත් වේ, මන්ද අපද්‍රව්‍ය නිෂ්පාදන ගුණාත්මක භාවයට හානි කළ හැකිය.
නිශ්චිත ප්‍රශ්නයක් මත පදනම්ව, මෙම අධ්‍යයනයේ අරමුණ වූයේ නිකල් ස්ඵටිකවල ගුණාංග කෙරෙහි ඇමෝනියම් අපද්‍රව්‍යවල බලපෑම විමර්ශනය කිරීමයි. අපද්‍රව්‍යවල බලපෑම තේරුම් ගැනීමෙන්, ඒවායේ ඍණාත්මක බලපෑම් පාලනය කිරීමට සහ අවම කිරීමට නව ක්‍රම දියුණු කළ හැකිය. අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණය සහ බීජ අනුපාතයේ වෙනස්වීම් අතර සහසම්බන්ධය ද මෙම අධ්‍යයනයෙන් විමර්ශනය කරන ලදී. නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියේදී බීජ බහුලව භාවිතා වන බැවින්, මෙම අධ්‍යයනයේදී බීජ පරාමිතීන් භාවිතා කරන ලද අතර, මෙම සාධක දෙක අතර සම්බන්ධතාවය තේරුම් ගැනීම අත්‍යවශ්‍ය වේ. 15 මෙම පරාමිතීන් දෙකෙහි බලපෑම් ස්ඵටික අස්වැන්න, ස්ඵටික වර්ධන යාන්ත්‍රණය, ස්ඵටික ව්‍යුහය, රූප විද්‍යාව සහ සංශුද්ධතාවය අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා භාවිතා කරන ලදී. ඊට අමතරව, NH4+ අපද්‍රව්‍යවල බලපෑම යටතේ ස්ඵටිකවල චාලක හැසිරීම, තාප ගුණාංග සහ ක්‍රියාකාරී කාණ්ඩ පමණක් තවදුරටත් විමර්ශනය කරන ලදී.
මෙම අධ්‍යයනයේදී භාවිතා කරන ලද ද්‍රව්‍ය වූයේ GEM විසින් සපයන ලද නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සාහයිඩ්‍රේට් (NiSO 6H2O, ≥ 99.8%); ටියැන්ජින් හුවාෂෙං සමාගමෙන් මිලදී ගත් ඇමෝනියම් සල්ෆේට් ((NH)SO 99%); ආසවනය කළ ජලයයි. භාවිතා කරන ලද බීජ ස්ඵටිකය NiSO 6H2O වන අතර එය තලා පෙරා 0.154 mm ඒකාකාර අංශු ප්‍රමාණයක් ලබා ගනී. NiSO 6H2O හි ලක්ෂණ වගුව 1 සහ රූපය 1 හි දක්වා ඇත.
නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සහයිඩ්‍රේට් ස්ඵටිකීකරණයට NH4+ අපද්‍රව්‍ය සහ බීජ අනුපාතයේ බලපෑම අතරමැදි සිසිලනය භාවිතයෙන් විමර්ශනය කරන ලදී. සියලුම අත්හදා බැලීම් 25 °C ආරම්භක උෂ්ණත්වයකදී සිදු කරන ලදී. පෙරීම අතරතුර උෂ්ණත්ව පාලනයේ සීමාවන් සැලකිල්ලට ගනිමින් 25 °C ස්ඵටිකීකරණ උෂ්ණත්වය ලෙස තෝරා ගන්නා ලදී. අඩු උෂ්ණත්ව බුච්නර් පුනීලයක් භාවිතයෙන් උණුසුම් ද්‍රාවණ පෙරීමේදී හදිසි උෂ්ණත්ව උච්චාවචනයන් මගින් ස්ඵටිකීකරණය ඇති කළ හැකිය. මෙම ක්‍රියාවලිය චාලක විද්‍යාව, අපිරිසිදු අවශෝෂණය සහ විවිධ ස්ඵටික ගුණාංග කෙරෙහි සැලකිය යුතු ලෙස බලපෑ හැකිය.
නිකල් ද්‍රාවණය මුලින්ම සකස් කරන ලද්දේ NiSO4 6H2O ග්‍රෑම් 224 ක් මිලි ලීටර් 200 ක ආසවනය කළ ජලයේ දිය කිරීමෙන් ය. තෝරාගත් සාන්ද්‍රණය අධි සන්තෘප්තියට (S) = 1.109 ට අනුරූප වේ. 25 °C දී ද්‍රාවිත නිකල් සල්ෆේට් ස්ඵටිකවල ද්‍රාව්‍යතාව නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සාහයිඩ්‍රේට්හි ද්‍රාව්‍යතාව සමඟ සංසන්දනය කිරීමෙන් අධි සන්තෘප්තිය තීරණය කරන ලදී. උෂ්ණත්වය ආරම්භක එකට අඩු කළ විට ස්වයංසිද්ධ ස්ඵටිකීකරණය වැළැක්වීම සඳහා පහළ අධි සන්තෘප්තිය තෝරා ගන්නා ලදී.
NH4+ අයන සාන්ද්‍රණයේ ස්ඵටිකීකරණ ක්‍රියාවලියට ඇති බලපෑම නිකල් ද්‍රාවණයකට (NH4)2SO4 එකතු කිරීමෙන් විමර්ශනය කරන ලදී. මෙම අධ්‍යයනයේදී භාවිතා කරන ලද NH4+ අයන සාන්ද්‍රණයන් 0, 1.25, 2.5, 3.75 සහ 5 g/L විය. ඒකාකාර මිශ්‍රණය සහතික කිරීම සඳහා ද්‍රාවණය 60 °C දී විනාඩි 30 ක් රත් කරන අතරතුර 300 rpm දී කලවම් කරන ලදී. ඉන්පසු ද්‍රාවණය අපේක්ෂිත ප්‍රතික්‍රියා උෂ්ණත්වයට සිසිල් කරන ලදී. උෂ්ණත්වය 25 °C කරා ළඟා වූ විට, ද්‍රාවණයට විවිධ ප්‍රමාණයේ බීජ ස්ඵටික (0.5%, 1%, 1.5% සහ 2%) එකතු කරන ලදී. බීජ අනුපාතය තීරණය කරන ලද්දේ බීජයේ බර ද්‍රාවණයේ NiSO4 6H2O බර සමඟ සංසන්දනය කිරීමෙනි.
ද්‍රාවණයට බීජ ස්ඵටික එකතු කිරීමෙන් පසු, ස්ඵටිකීකරණ ක්‍රියාවලිය ස්වභාවිකව සිදු විය. ස්ඵටිකීකරණ ක්‍රියාවලිය මිනිත්තු 30 ක් පැවතුනි. ද්‍රාවණයෙන් සමුච්චිත ස්ඵටික තවදුරටත් වෙන් කිරීම සඳහා ද්‍රාවණය පෙරහන් මුද්‍රණ යන්ත්‍රයක් භාවිතයෙන් පෙරහන කරන ලදී. පෙරීමේ ක්‍රියාවලියේදී, නැවත ස්ඵටිකීකරණය වීමේ හැකියාව අවම කිරීම සහ ද්‍රාවණයේ ඇති අපද්‍රව්‍ය ස්ඵටික මතුපිටට ඇලවීම අවම කිරීම සඳහා ස්ඵටික නිතිපතා එතනෝල් සමඟ සෝදා හරින ලදී. ස්ඵටික එතනෝල් වල දිය නොවන බැවින් ස්ඵටික සේදීම සඳහා එතනෝල් තෝරා ගන්නා ලදී. පෙරන ලද ස්ඵටික 50 °C දී රසායනාගාර ඉන්කියුබේටරයක තබා ඇත. මෙම අධ්‍යයනයේදී භාවිතා කරන ලද සවිස්තරාත්මක පර්යේෂණාත්මක පරාමිතීන් වගුව 2 හි දක්වා ඇත.
XRD උපකරණයක් (SmartLab SE—HyPix-400) භාවිතයෙන් ස්ඵටික ව්‍යුහය තීරණය කරන ලද අතර NH4+ සංයෝගවල පැවැත්ම අනාවරණය විය. ස්ඵටික රූප විද්‍යාව විශ්ලේෂණය කිරීම සඳහා SEM චරිත නිරූපණය (Apreo 2 HiVac) සිදු කරන ලදී. TGA උපකරණයක් (TG-209-F1 Libra) භාවිතයෙන් ස්ඵටිකවල තාප ගුණාංග තීරණය කරන ලදී. ක්‍රියාකාරී කණ්ඩායම් FTIR (JASCO-FT/IR-4X) මගින් විශ්ලේෂණය කරන ලදී. ICP-MS උපකරණයක් (Prodigy DC Arc) භාවිතයෙන් සාම්පලයේ සංශුද්ධතාවය තීරණය කරන ලදී. ආස්රැත ජලය මිලි ලීටර් 100 ක ස්ඵටික ග්‍රෑම් 0.5 ක් විසුරුවා හැරීමෙන් සාම්පලය සකස් කරන ලදී. සූත්‍රය (1) අනුව ප්‍රතිදාන ස්ඵටිකයේ ස්කන්ධය ආදාන ස්ඵටිකයේ ස්කන්ධයෙන් බෙදීමෙන් ස්ඵටිකීකරණ අස්වැන්න (x) ගණනය කරන ලදී.
මෙහි x යනු 0 සිට 1 දක්වා වෙනස් වන ස්ඵටික අස්වැන්නයි, mout යනු ප්‍රතිදාන ස්ඵටිකවල බරයි (g), min යනු ආදාන ස්ඵටිකවල බරයි (g), msol යනු ද්‍රාවණයේ ඇති ස්ඵටිකවල බරයි, සහ mseed යනු බීජ ස්ඵටිකවල බරයි.
ස්ඵටික වර්ධන චාලක විද්‍යාව තීරණය කිරීම සහ සක්‍රියකරණ ශක්ති අගය ඇස්තමේන්තු කිරීම සඳහා ස්ඵටිකීකරණ අස්වැන්න තවදුරටත් විමර්ශනය කරන ලදී. මෙම අධ්‍යයනය 2% ක බීජ අනුපාතයක් සහ පෙර මෙන් එකම පර්යේෂණාත්මක ක්‍රියා පටිපාටියකින් සිදු කරන ලදී. සමෝෂ්ණ ස්ඵටිකීකරණ චාලක පරාමිතීන් විවිධ ස්ඵටිකීකරණ කාලවලදී (මිනිත්තු 10, 20, 30 සහ 40) සහ ආරම්භක උෂ්ණත්වවලදී (25, 30, 35 සහ 40 °C) ස්ඵටික අස්වැන්න ඇගයීමෙන් තීරණය කරන ලදී. ආරම්භක උෂ්ණත්වයේ තෝරාගත් සාන්ද්‍රණයන් පිළිවෙලින් 1.109, 1.052, 1 සහ 0.953 හි අධි සන්තෘප්ත (S) අගයන්ට අනුරූප විය. දියවන ලද නිකල් සල්ෆේට් ස්ඵටිකවල ද්‍රාව්‍යතාව ආරම්භක උෂ්ණත්වයේ දී නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සාහයිඩ්‍රේට් ද්‍රාව්‍යතාව සමඟ සංසන්දනය කිරීමෙන් අධි සන්තෘප්ත අගය තීරණය කරන ලදී. මෙම අධ්‍යයනයේ දී, අපද්‍රව්‍ය නොමැතිව විවිධ උෂ්ණත්වවලදී ජලයේ මිලි ලීටර් 200 ක NiSO4 · 6H2O හි ද්‍රාව්‍යතාව රූපය 2 හි දක්වා ඇත.
ජොන්සන්-මේල්-අව්රාමි (JMA න්‍යාය) සමෝෂ්ණ ස්ඵටිකීකරණ හැසිරීම විශ්ලේෂණය කිරීමට භාවිතා කරයි. බීජ ස්ඵටික ද්‍රාවණයට එකතු කරන තුරු ස්ඵටිකීකරණ ක්‍රියාවලිය සිදු නොවන බැවින් JMA න්‍යාය තෝරා ගනු ලැබේ. JMA න්‍යාය පහත පරිදි විස්තර කෙරේ:
x(t) t වේලාවේදී සංක්‍රාන්තිය නිරූපණය කරන අතර, k සංක්‍රාන්ති අනුපාත නියතය නිරූපණය කරන අතර, t සංක්‍රාන්ති කාලය නිරූපණය කරන අතර, n අව්‍රාමි දර්ශකය නිරූපණය කරයි. සූත්‍රය 3 (2) සූත්‍රයෙන් ලබාගෙන ඇත. ස්ඵටිකීකරණයේ සක්‍රියන ශක්තිය තීරණය කරනු ලබන්නේ අර්හීනියස් සමීකරණය භාවිතා කරමිනි:
මෙහි kg යනු ප්‍රතික්‍රියා අනුපාත නියතය වන අතර, k0 යනු නියතයකි, උදා: ස්ඵටික වර්ධනයේ සක්‍රියන ශක්තිය වේ, R යනු මවුලික වායු නියතය (R=8.314 J/mol K) වන අතර T යනු සමෝෂ්ණ ස්ඵටිකීකරණ උෂ්ණත්වය (K) වේ.
රූපය 3a හි දැක්වෙන්නේ බීජ අනුපාතය සහ මාත්‍රණ සාන්ද්‍රණය නිකල් ස්ඵටිකවල අස්වැන්න කෙරෙහි බලපෑමක් ඇති කරන බවයි. ද්‍රාවණයේ මාත්‍රණ සාන්ද්‍රණය 2.5 g/L දක්වා වැඩි වූ විට, ස්ඵටික අස්වැන්න 7.77% සිට 6.48% දක්වා (බීජ අනුපාතය 0.5%) සහ 10.89% සිට 10.32% දක්වා (බීජ අනුපාතය 2%) අඩු විය. මාත්‍රණ සාන්ද්‍රණය තවදුරටත් වැඩි වීම ස්ඵටික අස්වැන්නෙහි අනුරූප වැඩිවීමකට හේතු විය. මාත්‍රණ අනුපාතය 2% ක් වූ විට සහ මාත්‍රණ සාන්ද්‍රණය 5 g/L වූ විට ඉහළම අස්වැන්න 17.98% ක් විය. මාත්‍රණ සාන්ද්‍රණය වැඩි වීමත් සමඟ ස්ඵටික අස්වැන්න රටාවේ වෙනස්කම් ස්ඵටික වර්ධන යාන්ත්‍රණයේ වෙනස්කම් සමඟ සම්බන්ධ විය හැකිය. මාත්‍රණ සාන්ද්‍රණය අඩු වූ විට, Ni2+ සහ NH4+ අයන SO42− සමඟ බන්ධනය සඳහා තරඟ කරන අතර එමඟින් ද්‍රාවණයේ නිකල් ද්‍රාව්‍යතාව වැඩි වන අතර ස්ඵටික අස්වැන්න අඩු වේ. 14 අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණය ඉහළ මට්ටමක පවතින විට, තරඟකාරී ක්‍රියාවලිය තවමත් සිදු වේ, නමුත් සමහර NH4+ අයන නිකල් සහ සල්ෆේට් අයන සමඟ සම්බන්ධ වී නිකල් ඇමෝනියම් සල්ෆේට් ද්විත්ව ලවණයක් සාදයි. 16 ද්විත්ව ලුණු සෑදීම ද්‍රාව්‍යයේ ද්‍රාව්‍යතාවය අඩුවීමට හේතු වන අතර එමඟින් ස්ඵටික අස්වැන්න වැඩි වේ. බීජ වැපිරීමේ අනුපාතය වැඩි කිරීමෙන් ස්ඵටික අස්වැන්න අඛණ්ඩව වැඩි දියුණු කළ හැකිය. ද්‍රාව්‍ය අයන සංවිධානය කිරීමට සහ ස්ඵටික සෑදීමට ආරම්භක මතුපිට ප්‍රදේශයක් ලබා දීමෙන් බීජ න්‍යෂ්ටිකකරණ ක්‍රියාවලිය සහ ස්වයංසිද්ධ ස්ඵටික වර්ධනය ආරම්භ කළ හැකිය. බීජ වැපිරීමේ අනුපාතය වැඩි වන විට, අයන සංවිධානය කිරීමට ආරම්භක මතුපිට ප්‍රදේශය වැඩි වන බැවින් වැඩි ස්ඵටික සෑදිය හැකිය. එබැවින්, බීජ වැපිරීමේ අනුපාතය වැඩි කිරීම ස්ඵටික වර්ධන වේගය සහ ස්ඵටික අස්වැන්න කෙරෙහි සෘජු බලපෑමක් ඇති කරයි. 17
NiSO4·6H2O හි පරාමිතීන්: (අ) ස්ඵටික අස්වැන්න සහ (ආ) එන්නත් කිරීමට පෙර සහ පසු නිකල් ද්‍රාවණයේ pH අගය.
රූපය 3b හි දැක්වෙන්නේ බීජ අනුපාතය සහ මාත්‍රණ සාන්ද්‍රණය බීජ එකතු කිරීමට පෙර සහ පසු නිකල් ද්‍රාවණයේ pH අගයට බලපාන බවයි. ද්‍රාවණයේ pH අගය නිරීක්ෂණය කිරීමේ අරමුණ වන්නේ ද්‍රාවණයේ රසායනික සමතුලිතතාවයේ වෙනස්කම් තේරුම් ගැනීමයි. බීජ ස්ඵටික එකතු කිරීමට පෙර, H+ ප්‍රෝටෝන මුදා හරින NH4+ අයන පැවතීම හේතුවෙන් ද්‍රාවණයේ pH අගය අඩු වීමට නැඹුරු වේ. මාත්‍රණ සාන්ද්‍රණය වැඩි කිරීමෙන් වැඩි H+ ප්‍රෝටෝන මුදා හැරීමට හේතු වන අතර එමඟින් ද්‍රාවණයේ pH අගය අඩු වේ. බීජ ස්ඵටික එකතු කිරීමෙන් පසු, සියලුම ද්‍රාවණවල pH අගය වැඩි වේ. pH ප්‍රවණතාවය ස්ඵටික අස්වැන්න ප්‍රවණතාවය සමඟ ධනාත්මකව සහසම්බන්ධ වේ. අවම pH අගය 2.5 g/L ක මාත්‍රණ සාන්ද්‍රණයකින් සහ 0.5% ක බීජ අනුපාතයකින් ලබා ගන්නා ලදී. මාත්‍රණ සාන්ද්‍රණය 5 g/L දක්වා වැඩි වන විට, ද්‍රාවණයේ pH අගය වැඩි වේ. මෙම සංසිද්ධිය තරමක් තේරුම් ගත හැකිය, මන්ද ද්‍රාවණයේ NH4+ අයන ලබා ගැනීමේ හැකියාව අවශෝෂණය නිසා හෝ ඇතුළත් කිරීම නිසා හෝ ස්ඵටික මගින් NH4+ අයන අවශෝෂණය හා ඇතුළත් කිරීම නිසා අඩු වේ.
ස්ඵටික වර්ධනයේ චාලක හැසිරීම තීරණය කිරීම සහ ස්ඵටික වර්ධනයේ සක්‍රියකරණ ශක්තිය ගණනය කිරීම සඳහා ස්ඵටික අස්වැන්න අත්හදා බැලීම් සහ විශ්ලේෂණයන් තවදුරටත් සිදු කරන ලදී. ක්‍රම අංශයේ සමෝෂ්ණ ස්ඵටිකීකරණ චාලක විද්‍යාවේ පරාමිතීන් පැහැදිලි කරන ලදී. රූපය 4 නිකල් සල්ෆේට් ස්ඵටික වර්ධනයේ චාලක හැසිරීම පෙන්වන ජොන්සන්-මෙහෙල්-අව්රාමි (JMA) ප්‍රස්ථාරය පෙන්වයි. ln t අගයට (සමීකරණය 3) එරෙහිව ln[− ln(1− x(t))] අගය ප්‍රස්ථාරගත කිරීමෙන් ප්‍රස්ථාරය ජනනය කරන ලදී. ප්‍රස්ථාරයෙන් ලබාගත් අනුක්‍රමික අගයන් වර්ධනය වන ස්ඵටිකයේ මානයන් සහ වර්ධන යාන්ත්‍රණය පෙන්නුම් කරන JMA දර්ශකය (n) අගයන්ට අනුරූප වේ. කඩඉම් අගය නියත ln k මගින් නිරූපණය වන වර්ධන වේගය පෙන්නුම් කරන අතර. JMA දර්ශකය (n) අගයන් 0.35 සිට 0.75 දක්වා පරාසයක පවතී. මෙම n අගය පෙන්නුම් කරන්නේ ස්ඵටිකවලට ඒකමාන වර්ධනයක් ඇති බවත් විසරණය-පාලිත වර්ධන යාන්ත්‍රණයක් අනුගමනය කරන බවත්ය; 0 < n < 1 ඒකමාන වර්ධනයක් පෙන්නුම් කරන අතර n < 1 විසරණය-පාලිත වර්ධන යාන්ත්‍රණයක් පෙන්නුම් කරයි. 18 උෂ්ණත්වය ඉහළ යාමත් සමඟ නියත k හි වර්ධන වේගය අඩු වන අතර, එයින් පෙන්නුම් කරන්නේ අඩු උෂ්ණත්වවලදී ස්ඵටිකීකරණ ක්‍රියාවලිය වේගයෙන් සිදුවන බවයි. මෙය අඩු උෂ්ණත්වවලදී ද්‍රාවණයේ අධි සන්තෘප්තිය වැඩිවීමට සම්බන්ධ වේ.
විවිධ ස්ඵටිකීකරණ උෂ්ණත්වවලදී නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සාහයිඩ්‍රේට් වල ජොන්සන්-මෙහෙල්-අව්රාමි (JMA) බිම් කොටස්: (a) 25 °C, (b) 30 °C, (c) 35 °C සහ (d) 40 °C.
සියලුම උෂ්ණත්වවලදී ඩොපන්ට් එකතු කිරීම එකම වර්ධන වේගයක් පෙන්නුම් කළේය. ඩොපන්ට් සාන්ද්‍රණය 2.5 g/L වූ විට, ස්ඵටික වර්ධන වේගය අඩු වූ අතර, ඩොපන්ට් සාන්ද්‍රණය 2.5 g/L ට ​​වඩා වැඩි වූ විට, ස්ඵටික වර්ධන වේගය වැඩි විය. කලින් සඳහන් කළ පරිදි, ස්ඵටික වර්ධන වේගයේ රටාවේ වෙනස සිදුවන්නේ ද්‍රාවණයේ අයන අතර අන්තර්ක්‍රියා යාන්ත්‍රණයේ වෙනස් වීම නිසාය. ඩොපන්ට් සාන්ද්‍රණය අඩු වූ විට, ද්‍රාවණයේ අයන අතර තරඟකාරී ක්‍රියාවලිය ද්‍රාව්‍යයේ ද්‍රාව්‍යතාව වැඩි කරන අතර එමඟින් ස්ඵටික වර්ධන වේගය අඩු වේ. 14 තවද, ඩොපන්ට් සාන්ද්‍රණය ඉහළ මට්ටමක පැවතීම වර්ධන ක්‍රියාවලිය සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් වීමට හේතු වේ. ඩොපන්ට් සාන්ද්‍රණය 3.75 g/L ඉක්මවන විට, අතිරේක නව ස්ඵටික න්‍යෂ්ටීන් සෑදී ඇති අතර, එය ද්‍රාව්‍යයේ ද්‍රාව්‍යතාව අඩුවීමට හේතු වන අතර එමඟින් ස්ඵටික වර්ධන වේගය වැඩි වේ. නව ස්ඵටික න්‍යෂ්ටීන් සෑදීම ද්විත්ව ලුණු (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O සෑදීමෙන් පෙන්නුම් කළ හැකිය. 16 ස්ඵටික වර්ධන යාන්ත්‍රණය සාකච්ඡා කිරීමේදී, එක්ස් කිරණ විවර්තන ප්‍රතිඵල මගින් ද්විත්ව ලුණු සෑදීම තහවුරු කරයි.
ස්ඵටිකීකරණයේ සක්‍රියකරණ ශක්තිය තීරණය කිරීම සඳහා JMA ප්‍රස්ථාර ශ්‍රිතය තවදුරටත් ඇගයීමට ලක් කරන ලදී. සක්‍රියකරණ ශක්තිය Arrhenius සමීකරණය භාවිතයෙන් ගණනය කරන ලදී (සමීකරණය (4) හි පෙන්වා ඇත). රූපය 5a ln(kg) අගය සහ 1/T අගය අතර සම්බන්ධතාවය පෙන්වයි. ඉන්පසු, ප්‍රස්ථාරයෙන් ලබාගත් අනුක්‍රමික අගය භාවිතයෙන් සක්‍රියකරණ ශක්තිය ගණනය කරන ලදී. රූපය 5b විවිධ අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණයන් යටතේ ස්ඵටිකීකරණයේ සක්‍රියකරණ ශක්ති අගයන් පෙන්වයි. ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණයේ වෙනස්කම් සක්‍රියකරණ ශක්තියට බලපාන බවයි. අපද්‍රව්‍ය නොමැතිව නිකල් සල්ෆේට් ස්ඵටික ස්ඵටිකීකරණයේ සක්‍රියකරණ ශක්තිය 215.79 kJ/mol වේ. අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණය 2.5 g/L දක්වා ළඟා වූ විට, සක්‍රියකරණ ශක්තිය 3.99% කින් 224.42 kJ/mol දක්වා වැඩි වේ. සක්‍රියකරණ ශක්තියේ වැඩිවීම පෙන්නුම් කරන්නේ ස්ඵටිකීකරණ ක්‍රියාවලියේ ශක්ති බාධකය වැඩි වන බවත්, එය ස්ඵටික වර්ධන වේගය සහ ස්ඵටික අස්වැන්න අඩුවීමට හේතු වන බවත්ය. අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණය 2.5 g/L ට ​​වඩා වැඩි වූ විට, ස්ඵටිකීකරණයේ සක්‍රියන ශක්තිය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු වේ. 5 g/l අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණයකදී, සක්‍රියන ශක්තිය 205.85 kJ/mol වන අතර, එය 2.5 g/l අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණයකදී සක්‍රියන ශක්තියට වඩා 8.27% අඩුය. සක්‍රියන ශක්තියේ අඩුවීමක් පෙන්නුම් කරන්නේ ස්ඵටිකීකරණ ක්‍රියාවලිය පහසු කර ඇති බවයි, එය ස්ඵටික වර්ධන වේගය සහ ස්ඵටික අස්වැන්න වැඩි කිරීමට හේතු වේ.
(අ) ln(kg) හි 1/T ට සාපේක්ෂව බිම් කොටස ගැලපීම සහ (ආ) සක්‍රියන ශක්තිය උදා: විවිධ අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණයන්හිදී ස්ඵටිකීකරණය.
ස්ඵටික වර්ධන යාන්ත්‍රණය XRD සහ FTIR වර්ණාවලීක්ෂය මගින් විමර්ශනය කරන ලද අතර, ස්ඵටික වර්ධන චාලක විද්‍යාව සහ සක්‍රියන ශක්තිය විශ්ලේෂණය කරන ලදී. රූපය 6 XRD ප්‍රතිඵල පෙන්වයි. දත්ත PDF #08–0470 සමඟ අනුකූල වන අතර, එයින් පෙන්නුම් කරන්නේ එය α-NiSO4 6H2O (රතු සිලිකා) බවයි. ස්ඵටික ටෙට්‍රාගෝන පද්ධතියට අයත් වේ, අවකාශ කාණ්ඩය P41212 වේ, ඒකක සෛල පරාමිතීන් a = b = 6.782 Å, c = 18.28 Å, α = β = γ = 90° වන අතර පරිමාව 840.8 Å3 වේ. මෙම ප්‍රතිඵල මනෝමෙනෝවා සහ වෙනත් අය විසින් කලින් ප්‍රකාශයට පත් කරන ලද ප්‍රතිඵල සමඟ අනුකූල වේ. 19 NH4+ අයන හඳුන්වාදීම (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O සෑදීමට ද හේතු වේ. දත්ත PDF අංක 31–0062 ට අයත් වේ. ස්ඵටිකය P21/a අවකාශ කාණ්ඩයේ ඒකචක්‍රීය පද්ධතියට අයත් වන අතර, ඒකක සෛල පරාමිතීන් a = 9.186 Å, b = 12.468 Å, c = 6.242 Å, α = γ = 90°, β = 106.93° වන අතර පරිමාව 684 Å3 වේ. මෙම ප්‍රතිඵල Su et al.20 විසින් වාර්තා කරන ලද පෙර අධ්‍යයනයට අනුකූල වේ.
නිකල් සල්ෆේට් ස්ඵටිකවල එක්ස් කිරණ විවර්තන රටා: (a–b) 0.5%, (c–d) 1%, (e–f) 1.5%, සහ (g–h) 2% බීජ අනුපාතය. දකුණු රූපය වම් රූපයේ විශාල කළ දසුනකි.
රූප සටහන් 6b, d, f සහ h හි දැක්වෙන පරිදි, ද්‍රාවණය තුළ අතිරේක ලුණු සෑදීමකින් තොරව ඇමෝනියම් සාන්ද්‍රණයේ ඉහළම සීමාව 2.5 g/L වේ. අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණය 3.75 සහ 5 g/L වන විට, NH4+ අයන ස්ඵටික ව්‍යුහයට ඇතුළත් කර සංකීර්ණ ලුණු (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O) සාදයි. දත්ත වලට අනුව, අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණය 3.75 සිට 5 g/L දක්වා වැඩි වන විට සංකීර්ණ ලුණු වල උච්ච තීව්‍රතාවය වැඩි වේ, විශේෂයෙන් 2θ 16.47° සහ 17.44° හිදී. සංකීර්ණ ලුණු වල උච්චයේ වැඩිවීම රසායනික සමතුලිතතාවයේ මූලධර්මය නිසා පමණි. කෙසේ වෙතත්, 2θ 16.47° හිදී සමහර අසාමාන්‍ය කඳු මුදුන් නිරීක්ෂණය කරනු ලැබේ, එය ස්ඵටිකයේ ප්‍රත්‍යාස්ථ විරූපණයට ආරෝපණය කළ හැකිය. 21 ඉහළ බීජ අනුපාතයක් සංකීර්ණ ලුණු වල උච්ච තීව්‍රතාවයේ අඩුවීමක් ඇති කරන බව ද චරිත නිරූපණ ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යයි. ඉහළ බීජ අනුපාතයක් ස්ඵටිකීකරණ ක්‍රියාවලිය වේගවත් කරන අතර එමඟින් ද්‍රාව්‍යයේ සැලකිය යුතු අඩුවීමක් සිදු වේ. මෙම අවස්ථාවේ දී, ස්ඵටික වර්ධන ක්‍රියාවලිය බීජය මත සංකේන්ද්‍රණය වී ඇති අතර, ද්‍රාවණයේ අධි සන්තෘප්තිය අඩු වීමෙන් නව අදියර සෑදීම අඩාල වේ. ඊට වෙනස්ව, බීජ අනුපාතය අඩු වූ විට, ස්ඵටිකීකරණ ක්‍රියාවලිය මන්දගාමී වන අතර, ද්‍රාවණයේ අධි සන්තෘප්තිය සාපේක්ෂව ඉහළ මට්ටමක පවතී. මෙම තත්වය අඩු ද්‍රාව්‍ය ද්විත්ව ලුණු (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O) න්‍යෂ්ටිකකරණයේ සම්භාවිතාව වැඩි කරයි. ද්විත්ව ලුණු සඳහා උච්ච තීව්‍රතා දත්ත 3 වගුවේ දක්වා ඇත.
NH4+ අයන පැවතීම හේතුවෙන් ධාරක දැලිසෙහි ඇති ඕනෑම ආබාධයක් හෝ ව්‍යුහාත්මක වෙනස්කම් විමර්ශනය කිරීම සඳහා FTIR චරිත නිරූපණය සිදු කරන ලදී. 2% ක නියත බීජ අනුපාතයක් සහිත සාම්පල සංලක්ෂිත කරන ලදී. රූපය 7 FTIR චරිත නිරූපණයේ ප්‍රතිඵල පෙන්වයි. 3444, 3257 සහ 1647 cm−1 හි නිරීක්ෂණය කරන ලද පුළුල් කඳු මුදුන් අණු වල O–H දිගු කිරීමේ ක්‍රම නිසා වේ. 2370 සහ 2078 cm−1 හි කඳු මුදුන් ජල අණු අතර අන්තර් අණුක හයිඩ්‍රජන් බන්ධන නියෝජනය කරයි. 412 cm−1 හි කලාපය Ni–O දිගු කිරීමේ කම්පන වලට ආරෝපණය වේ. ඊට අමතරව, නිදහස් SO4− අයන 450 (υ2), 630 (υ4), 986 (υ1) සහ 1143 සහ 1100 cm−1 (υ3) හි ප්‍රධාන කම්පන ක්‍රම හතරක් ප්‍රදර්ශනය කරයි. υ1-υ4 සංකේත කම්පන මාදිලිවල ගුණාංග නිරූපණය කරන අතර, υ1 පරිහානියට පත් නොවන මාදිලිය (සමමිතික දිගු කිරීම), υ2 ද්විත්ව පරිහානියට පත් මාදිලිය (සමමිතික නැමීම) සහ υ3 සහ υ4 ත්‍රිත්ව පරිහානියට පත් මාදිලි (පිළිවෙලින් අසමමිතික දිගු කිරීම සහ අසමමිතික නැමීම) නියෝජනය කරයි. 22,23,24 චරිතකරණ ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ ඇමෝනියම් අපද්‍රව්‍ය පැවතීම 1143 cm-1 තරංග අංකයේ අතිරේක උච්චයක් ලබා දෙන බවයි (රූපයේ රතු කවයකින් සලකුණු කර ඇත). 1143 cm-1 හි ඇති අතිරේක උච්චය පෙන්නුම් කරන්නේ NH4+ අයන පැවතීම, සාන්ද්‍රණය නොසලකා, දැලිස් ව්‍යුහයේ විකෘතියක් ඇති කරන බවත්, එය ස්ඵටිකය තුළ සල්ෆේට් අයන අණුවල කම්පන සංඛ්‍යාතයේ වෙනසක් ඇති කරන බවත්ය.
ස්ඵටික වර්ධනයේ සහ සක්‍රියන ශක්තියේ චාලක හැසිරීමට අදාළ XRD සහ FTIR ප්‍රතිඵල මත පදනම්ව, NH4+ අපද්‍රව්‍ය එකතු කිරීමත් සමඟ නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සාහයිඩ්‍රේට් වල ස්ඵටිකීකරණ ක්‍රියාවලියේ ක්‍රමලේඛනය රූපය 8 හි දැක්වේ. අපද්‍රව්‍ය නොමැති විට, Ni2+ අයන H2O සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කර නිකල් හයිඩ්‍රේට් [Ni(6H2O)]2− සාදයි. ඉන්පසු, නිකල් හයිඩ්‍රේට් ස්වයංසිද්ධව SO42− අයන සමඟ ඒකාබද්ධ වී Ni(SO4)2 6H2O න්‍යෂ්ටි සාදයි සහ නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සාහයිඩ්‍රේට් ස්ඵටික බවට වර්ධනය වේ. ඇමෝනියම් අපද්‍රව්‍ය (2.5 g/L හෝ ඊට අඩු) අඩු සාන්ද්‍රණයක් ද්‍රාවණයට එකතු කළ විට, [Ni(6H2O)]2− SO42− අයන සමඟ සම්පූර්ණයෙන්ම ඒකාබද්ධ කිරීම දුෂ්කර ය, මන්ද [Ni(6H2O)]2− සහ NH4+ අයන SO42− අයන සමඟ සංයෝජනය සඳහා තරඟ කරයි, නමුත් අයන දෙකම සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කිරීමට ප්‍රමාණවත් සල්ෆේට් අයන තවමත් පවතී. මෙම තත්වය ස්ඵටිකීකරණයේ සක්‍රියකරණ ශක්තිය වැඩි වීමට සහ ස්ඵටික වර්ධනය මන්දගාමී වීමට හේතු වේ. 14,25 නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සහයිඩ්‍රේට් න්‍යෂ්ටි සෑදී ස්ඵටික බවට වර්ධනය වූ පසු, බහු NH4+ සහ (NH4)2SO4 අයන ස්ඵටික මතුපිටට අවශෝෂණය වේ. NSH-8 සහ NSH-12 සාම්පලවල SO4− අයන (තරංග සංඛ්‍යාව 1143 cm−1) ක්‍රියාකාරී කාණ්ඩය මාත්‍රණ ක්‍රියාවලියකින් තොරව සෑදී ඇත්තේ මන්දැයි මෙයින් පැහැදිලි වේ. අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණය ඉහළ මට්ටමක පවතින විට, NH4+ අයන ස්ඵටික ව්‍යුහයට ඇතුළත් වීමට පටන් ගෙන ද්විත්ව ලවණ සාදයි. 16 මෙම සංසිද්ධිය සිදුවන්නේ ද්‍රාවණයේ SO42− අයන නොමැතිකම නිසා වන අතර SO42− අයන ඇමෝනියම් අයනවලට වඩා වේගයෙන් නිකල් හයිඩ්‍රේට සමඟ බන්ධනය වේ. මෙම යාන්ත්‍රණය ද්විත්ව ලවණවල න්‍යෂ්ටිකරණය සහ වර්ධනය ප්‍රවර්ධනය කරයි. මිශ්‍ර කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී, Ni(SO4)2 6H2O සහ (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O න්‍යෂ්ටි එකවර සෑදී ඇති අතර, එමඟින් ලබාගත් න්‍යෂ්ටි ගණන වැඩි වේ. න්‍යෂ්ටි ගණන වැඩි වීම ස්ඵටික වර්ධනයේ ත්වරණය සහ සක්‍රියකරණ ශක්තිය අඩුවීමට හේතු වේ.
නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සාහයිඩ්‍රේට් ජලයේ දියකර, කුඩා ප්‍රමාණයක් සහ ඇමෝනියම් සල්ෆේට් විශාල ප්‍රමාණයක් එකතු කර, පසුව ස්ඵටිකීකරණ ක්‍රියාවලිය සිදු කිරීමේ රසායනික ප්‍රතික්‍රියාව පහත පරිදි ප්‍රකාශ කළ හැකිය:
SEM චරිත නිරූපණ ප්‍රතිඵල රූපය 9 හි දක්වා ඇත. චරිත නිරූපණ ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ එකතු කරන ලද ඇමෝනියම් ලුණු ප්‍රමාණය සහ බීජ නිරූපණ අනුපාතය ස්ඵටික හැඩයට සැලකිය යුතු ලෙස බලපාන්නේ නැති බවයි. සෑදෙන ස්ඵටිකවල ප්‍රමාණය සාපේක්ෂව නියතව පවතී, නමුත් සමහර ස්ථානවල විශාල ස්ඵටික දිස්වේ. කෙසේ වෙතත්, සෑදෙන ස්ඵටිකවල සාමාන්‍ය ප්‍රමාණයට ඇමෝනියම් ලුණු සාන්ද්‍රණය සහ බීජ නිරූපණ අනුපාතයේ බලපෑම තීරණය කිරීම සඳහා තවදුරටත් චරිත නිරූපණ අවශ්‍ය වේ.
NiSO4 6H2O හි ස්ඵටික රූප විද්‍යාව: (a–e) 0.5%, (f–j) 1%, (h–o) 1.5% සහ (p–u) 2% බීජ අනුපාතය ඉහළ සිට පහළට NH4+ සාන්ද්‍රණයේ වෙනස පෙන්නුම් කරයි, එය පිළිවෙලින් 0, 1.25, 2.5, 3.75 සහ 5 g/L වේ.
රූපය 10a විවිධ අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණයන් සහිත ස්ඵටිකවල TGA වක්‍ර පෙන්වයි. 2% ක බීජ අනුපාතයක් සහිත සාම්පල මත TGA විශ්ලේෂණය සිදු කරන ලදී. සාදන ලද සංයෝග තීරණය කිරීම සඳහා NSH-20 සාම්පලය මත XRD විශ්ලේෂණය ද සිදු කරන ලදී. රූපය 10b හි දැක්වෙන XRD ප්‍රතිඵල ස්ඵටික ව්‍යුහයේ වෙනස්කම් තහවුරු කරයි. තාප ගුරුත්වාකර්ෂණ මිනුම්වලින් පෙන්නුම් කරන්නේ සියලුම සංස්ලේෂණය කරන ලද ස්ඵටික 80°C දක්වා තාප ස්ථායීතාවයක් පෙන්නුම් කරන බවයි. පසුව, උෂ්ණත්වය 200°C දක්වා වැඩි වූ විට ස්ඵටික බර 35% කින් අඩු විය. ස්ඵටිකවල බර අඩු වීම දිරාපත්වීමේ ක්‍රියාවලිය නිසා සිදුවන අතර, එයට NiSO4 H2O සෑදීම සඳහා ජල අණු 5 ක් අහිමි වීම ඇතුළත් වේ. උෂ්ණත්වය 300–400°C දක්වා වැඩි වූ විට, ස්ඵටිකවල බර නැවතත් අඩු විය. ස්ඵටිකවල බර අඩු වීම 6.5% ක් පමණ වූ අතර, NSH-20 ස්ඵටික සාම්පලයේ බර අඩු වීම තරමක් වැඩි විය, හරියටම 6.65%. NSH-20 සාම්පලයේ NH4+ අයන NH3 වායුව බවට වියෝජනය වීම නිසා තරමක් ඉහළ අඩු කිරීමේ හැකියාවක් ඇති විය. උෂ්ණත්වය 300 සිට 400°C දක්වා වැඩි වූ විට, ස්ඵටිකවල බර අඩු වූ අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස සියලුම ස්ඵටික NiSO4 ව්‍යුහය ඇත. උෂ්ණත්වය 700°C සිට 800°C දක්වා වැඩි වීම නිසා ස්ඵටික ව්‍යුහය NiO බවට පරිවර්තනය වී SO2 සහ O2 වායු මුදා හැරීමට හේතු විය.25,26
DC-Arc ICP-MS උපකරණයක් භාවිතයෙන් NH4+ සාන්ද්‍රණය තක්සේරු කිරීමෙන් නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සාහයිඩ්‍රේට් ස්ඵටිකවල සංශුද්ධතාවය තීරණය කරන ලදී. නිකල් සල්ෆේට් ස්ඵටිකවල සංශුද්ධතාවය තීරණය කරන ලද්දේ සූත්‍රය (5) භාවිතා කරමිනි.
Ma යනු ස්ඵටිකයේ ඇති අපද්‍රව්‍යවල ස්කන්ධය (mg), Mo යනු ස්ඵටිකයේ ස්කන්ධය (mg), Ca යනු ද්‍රාවණයේ ඇති අපද්‍රව්‍යවල සාන්ද්‍රණය (mg/l), V යනු ද්‍රාවණයේ පරිමාව (l) වේ.
රූපය 11 නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සහයිඩ්‍රේට් ස්ඵටිකවල සංශුද්ධතාවය පෙන්වයි. සංශුද්ධතා අගය යනු ලක්ෂණ 3 ක සාමාන්‍ය අගයයි. ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ බීජ අනුපාතය සහ අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණය සෑදුණු නිකල් සල්ෆේට් ස්ඵටිකවල සංශුද්ධතාවයට සෘජුවම බලපාන බවයි. අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණය වැඩි වන තරමට, අපද්‍රව්‍ය අවශෝෂණය වැඩි වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස සාදන ලද ස්ඵටිකවල අඩු සංශුද්ධතාවයක් ඇති වේ. කෙසේ වෙතත්, අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණය අනුව අපද්‍රව්‍ය අවශෝෂණ රටාව වෙනස් විය හැකි අතර, ප්‍රතිඵල ප්‍රස්ථාරයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ ස්ඵටික මගින් අපද්‍රව්‍ය අවශෝෂණය කිරීම සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් නොවන බවයි. ඊට අමතරව, මෙම ප්‍රතිඵලවලින් පෙන්නුම් කරන්නේ ඉහළ බීජ අනුපාතයක් ස්ඵටිකවල සංශුද්ධතාවය වැඩි දියුණු කළ හැකි බවයි. සෑදුණු ස්ඵටික න්‍යෂ්ටි බොහොමයක් නිකල් න්‍යෂ්ටි මත සංකේන්ද්‍රණය වී ඇති විට, නිකල් මත නිකල් අයන එකතු වීමේ සම්භාවිතාව වැඩි බැවිනි. 27
අධ්‍යයනයෙන් පෙන්නුම් කළේ ඇමෝනියම් අයන (NH4+) නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සහයිඩ්‍රේට් ස්ඵටිකවල ස්ඵටිකීකරණ ක්‍රියාවලියට සහ ස්ඵටිකරූපී ගුණාංගවලට සැලකිය යුතු ලෙස බලපාන බවත්, ස්ඵටිකීකරණ ක්‍රියාවලියට බීජ අනුපාතයේ බලපෑම ද හෙළි කළ බවත්ය.
ඇමෝනියම් සාන්ද්‍රණය 2.5 g/l ට වැඩි විට, ස්ඵටික අස්වැන්න සහ ස්ඵටික වර්ධන වේගය අඩු වේ. ඇමෝනියම් සාන්ද්‍රණය 2.5 g/l ට වැඩි විට, ස්ඵටික අස්වැන්න සහ ස්ඵටික වර්ධන වේගය වැඩි වේ.
නිකල් ද්‍රාවණයට අපද්‍රව්‍ය එකතු කිරීම SO42− සඳහා NH4+ සහ [Ni(6H2O)]2− අයන අතර තරඟය වැඩි කරන අතර එමඟින් සක්‍රියන ශක්තිය වැඩි වේ. ඉහළ සාන්ද්‍රිත අපද්‍රව්‍ය එකතු කිරීමෙන් පසු සක්‍රියන ශක්තිය අඩුවීමට හේතුව NH4+ අයන ස්ඵටික ව්‍යුහයට ඇතුළු වීමයි, එමඟින් ද්විත්ව ලුණු (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O සාදයි.
ඉහළ බීජ පැළ අනුපාතයක් භාවිතා කිරීමෙන් නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සහයිඩ්‍රේට් වල ස්ඵටික අස්වැන්න, ස්ඵටික වර්ධන වේගය සහ ස්ඵටික සංශුද්ධතාවය වැඩි දියුණු කළ හැකිය.
ඩෙමිරෙල්, එච්එස්, සහ තවත් අය. ලැටරයිට් සැකසීමේදී බැටරි-ශ්‍රේණියේ නිකල් සල්ෆේට් හයිඩ්‍රේට් වල ද්‍රාව්‍ය විරෝධී ස්ඵටිකීකරණය. සැප්තැම්බර් පිරිසිදු කිරීමේ තාක්ෂණය, 286, 120473. https://doi.org/10.1016/J.SEPPUR.2022.120473 (2022).
සගුන්තලා, පී. සහ යසෝටා, පී. ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී නිකල් සල්ෆේට් ස්ඵටිකවල දෘශ්‍ය යෙදුම්: මාත්‍රක ලෙස ඇමයිනෝ අම්ල එකතු කිරීම සමඟ ලක්ෂණ අධ්‍යයන. මැටර්. අද ප්‍රොක්. 9, 669–673. https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2018.10.391 (2019).
බබාඅහ්මාඩි, වී., සහ තවත් අය. අඩු කරන ලද ග්‍රැෆීන් ඔක්සයිඩ් මත පොලියෝල්-මැදිහත් වූ මුද්‍රණය සහිත රෙදිපිළි මතුපිට මත නිකල් රටා විද්‍යුත් තැන්පත් කිරීම. කොලොයිඩල් මතුපිට භෞතික හා රසායනික ඉංජිනේරු විද්‍යාව පිළිබඳ සඟරාව 703, 135203. https://doi.org/10.1016/J.COLSURFA.2024.135203 (2024).
ෆ්‍රේසර්, ජේ., ඇන්ඩර්සන්, ජේ., ලාසුවෙන්, ජේ., සහ තවත් අය. “විදුලි වාහන බැටරි සඳහා නිකල් සැපයුමේ අනාගත ඉල්ලුම සහ ආරක්ෂාව.” යුරෝපීය සංගමයේ ප්‍රකාශන කාර්යාලය; (2021). https://doi.org/10.2760/212807
හාන්, බී., බොක්මන්, ඕ., විල්සන්, බීපී, ලුන්ඩ්ස්ට්‍රෝම්, එම්. සහ ලූහි-කුල්ටනන්, එම්. සිසිලනය සමඟ කාණ්ඩ ස්ඵටිකීකරණය මගින් නිකල් සල්ෆේට් පිරිසිදු කිරීම. රසායනික ඉංජිනේරු තාක්ෂණය 42(7), 1475–1480. https://doi.org/10.1002/CEAT.201800695 (2019).
මා, වයි. සහ තවත් අය. ලිතියම්-අයන බැටරි ද්‍රව්‍ය සඳහා ලෝහ ලවණ නිෂ්පාදනයේදී වර්ෂාපතනය සහ ස්ඵටිකීකරණ ක්‍රම යෙදීම: සමාලෝචනයක්. ලෝහ. 10(12), 1-16. https://doi.org/10.3390/MET10121609 (2020).
මසලොව්, වීඑම්, සහ තවත් අය. ස්ථාවර-තත්ව උෂ්ණත්ව අනුක්‍රමණ තත්වයන් යටතේ නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සහයිඩ්‍රේට් (α-NiSO4.6H2O) තනි ස්ඵටිකවල වර්ධනය. ස්ඵටික විද්‍යාව. 60(6), 963–969. https://doi.org/10.1134/S1063774515060206 (2015).
චෞද්රි, ආර්ආර් සහ තවත් අය. α-නිකල් සල්ෆේට් හෙක්සහයිඩ්‍රේට් ස්ඵටික: වර්ධන තත්වයන්, ස්ඵටික ව්‍යුහය සහ ගුණාංග අතර සම්බන්ධතාවය. JApCr. 52, 1371–1377. https://doi.org/10.1107/S1600576719013797FILE (2019).
හාන්, බී., බොක්මන්, ඕ., විල්සන්, බීපී, ලුන්ඩ්ස්ට්‍රෝම්, එම්. සහ ලූහි-කුල්ටනන්, එම්. කාණ්ඩ-සිසිල් ස්ඵටිකීකරණය මගින් නිකල් සල්ෆේට් පිරිසිදු කිරීම. රසායනික ඉංජිනේරු තාක්ෂණය 42(7), 1475–1480. https://doi.org/10.1002/ceat.201800695 (2019).