nature.com ஐப் பார்வையிட்டதற்கு நன்றி. நீங்கள் பயன்படுத்தும் உலாவி பதிப்பில் குறைந்த CSS ஆதரவு உள்ளது. சிறந்த அனுபவத்திற்கு, சமீபத்திய உலாவி பதிப்பைப் பயன்படுத்துமாறு நாங்கள் பரிந்துரைக்கிறோம் (அல்லது Internet Explorer இல் இணக்கத்தன்மை பயன்முறையை முடக்கவும்). கூடுதலாக, தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதிசெய்ய, இந்த தளம் ஸ்டைல்கள் அல்லது ஜாவாஸ்கிரிப்டை சேர்க்காது.
இந்த ஆய்வு, தொடர்ச்சியான குளிர்விப்பு படிகமயமாக்கலின் கீழ் நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் வளர்ச்சி பொறிமுறை மற்றும் செயல்திறனில் NH4+ அசுத்தங்கள் மற்றும் விதை விகிதத்தின் விளைவுகளை ஆராய்கிறது, மேலும் நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் வளர்ச்சி பொறிமுறை, வெப்ப பண்புகள் மற்றும் செயல்பாட்டுக் குழுக்களில் NH4+ அசுத்தங்களின் விளைவுகளை ஆராய்கிறது. குறைந்த அசுத்த செறிவுகளில், Ni2+ மற்றும் NH4+ அயனிகள் பிணைப்புக்காக SO42− உடன் போட்டியிடுகின்றன, இதன் விளைவாக படிக மகசூல் மற்றும் வளர்ச்சி விகிதம் குறைகிறது மற்றும் படிகமயமாக்கல் செயல்படுத்தும் ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது. அதிக அசுத்த செறிவுகளில், NH4+ அயனிகள் படிக அமைப்பில் இணைக்கப்பட்டு ஒரு சிக்கலான உப்பு (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O) உருவாகின்றன. சிக்கலான உப்பின் உருவாக்கம் படிக மகசூல் மற்றும் வளர்ச்சி விகிதம் அதிகரிப்பதற்கும் படிகமயமாக்கல் செயல்படுத்தும் ஆற்றல் குறைவதற்கும் வழிவகுக்கிறது. அதிக மற்றும் குறைந்த NH4+ அயனி செறிவுகள் இரண்டும் இருப்பது லட்டு சிதைவை ஏற்படுத்துகிறது, மேலும் படிகங்கள் 80 °C வரை வெப்பநிலையில் வெப்ப ரீதியாக நிலையானவை. கூடுதலாக, படிக வளர்ச்சி பொறிமுறையில் NH4+ அசுத்தங்களின் செல்வாக்கு விதை விகிதத்தை விட அதிகமாக உள்ளது. மாசு செறிவு குறைவாக இருக்கும்போது, ​​மாசு படிகத்துடன் எளிதாக இணைக்கப்படுகிறது; செறிவு அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​மாசு படிகத்துடன் எளிதாக இணைக்கப்படுகிறது. விதை விகிதம் படிக விளைச்சலை பெரிதும் அதிகரிக்கும் மற்றும் படிக தூய்மையை சற்று மேம்படுத்தும்.
நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் (NiSO4 6H2O) இப்போது பேட்டரி உற்பத்தி, மின்முலாம் பூசுதல், வினையூக்கிகள் மற்றும் உணவு, எண்ணெய் மற்றும் வாசனை திரவிய உற்பத்தி உள்ளிட்ட பல்வேறு தொழில்களில் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு முக்கியமான பொருளாகும். 1,2,3 நிக்கல் அடிப்படையிலான லித்தியம்-அயன் (LiB) பேட்டரிகளை பெரிதும் நம்பியுள்ள மின்சார வாகனங்களின் விரைவான வளர்ச்சியுடன் அதன் முக்கியத்துவம் அதிகரித்து வருகிறது. NCM 811 போன்ற உயர்-நிக்கல் உலோகக் கலவைகளின் பயன்பாடு 2030 ஆம் ஆண்டுக்குள் ஆதிக்கம் செலுத்தும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது, இது நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டுக்கான தேவையை மேலும் அதிகரிக்கும். இருப்பினும், வளக் கட்டுப்பாடுகள் காரணமாக, உற்பத்தி வளர்ந்து வரும் தேவையை ஈடுசெய்யாமல் போகலாம், இது விநியோகத்திற்கும் தேவைக்கும் இடையில் இடைவெளியை உருவாக்குகிறது. இந்தப் பற்றாக்குறை வள கிடைக்கும் தன்மை மற்றும் விலை நிலைத்தன்மை குறித்த கவலைகளை எழுப்பியுள்ளது, இது உயர்-தூய்மை, நிலையான பேட்டரி-தர நிக்கல் சல்பேட்டின் திறமையான உற்பத்தியின் அவசியத்தை எடுத்துக்காட்டுகிறது. 1,4
நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் உற்பத்தி பொதுவாக படிகமயமாக்கல் மூலம் அடையப்படுகிறது. பல்வேறு முறைகளில், குளிரூட்டும் முறை பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் முறையாகும், இது குறைந்த ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் அதிக தூய்மையான பொருட்களை உற்பத்தி செய்யும் திறன் ஆகியவற்றின் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. 5,6 தொடர்ச்சியற்ற குளிரூட்டும் படிகமயமாக்கலைப் பயன்படுத்தி நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் படிகமயமாக்கல் குறித்த ஆராய்ச்சி குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்தை அடைந்துள்ளது. தற்போது, ​​பெரும்பாலான ஆராய்ச்சிகள் வெப்பநிலை, குளிரூட்டும் வீதம், விதை அளவு மற்றும் pH போன்ற அளவுருக்களை மேம்படுத்துவதன் மூலம் படிகமயமாக்கல் செயல்முறையை மேம்படுத்துவதில் கவனம் செலுத்துகின்றன. 7,8,9 பெறப்பட்ட படிகங்களின் படிக மகசூல் மற்றும் தூய்மையை அதிகரிப்பதே குறிக்கோள். இருப்பினும், இந்த அளவுருக்களின் விரிவான ஆய்வு இருந்தபோதிலும், படிகமயமாக்கல் முடிவுகளில் அசுத்தங்கள், குறிப்பாக அம்மோனியம் (NH4+) ஆகியவற்றின் செல்வாக்கிற்கு செலுத்தப்படும் கவனத்தில் இன்னும் பெரிய இடைவெளி உள்ளது.
பிரித்தெடுக்கும் செயல்பாட்டின் போது அம்மோனியம் அசுத்தங்கள் இருப்பதால், நிக்கல் படிகமாக்கலுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் நிக்கல் கரைசலில் அம்மோனியம் அசுத்தங்கள் இருக்க வாய்ப்புள்ளது. அம்மோனியா பொதுவாக ஒரு சப்போனிஃபைங் முகவராகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது நிக்கல் கரைசலில் NH4+ இன் சிறிய அளவுகளை விட்டுச்செல்கிறது. 10,11,12 அம்மோனியம் அசுத்தங்கள் எங்கும் காணப்பட்டாலும், படிக அமைப்பு, வளர்ச்சி வழிமுறை, வெப்ப பண்புகள், தூய்மை போன்ற படிக பண்புகளில் அவற்றின் விளைவுகள் சரியாகப் புரிந்து கொள்ளப்படவில்லை. அவற்றின் விளைவுகள் குறித்த வரையறுக்கப்பட்ட ஆராய்ச்சி முக்கியமானது, ஏனெனில் அசுத்தங்கள் படிக வளர்ச்சியைத் தடுக்கலாம் அல்லது மாற்றலாம், மேலும் சில சந்தர்ப்பங்களில், தடுப்பான்களாகச் செயல்பட்டு, மெட்டாஸ்டேபிள் மற்றும் நிலையான படிக வடிவங்களுக்கு இடையிலான மாற்றத்தை பாதிக்கின்றன. 13,14 எனவே இந்த விளைவுகளைப் புரிந்துகொள்வது தொழில்துறை கண்ணோட்டத்தில் மிகவும் முக்கியமானது, ஏனெனில் அசுத்தங்கள் தயாரிப்பு தரத்தை சமரசம் செய்யலாம்.
ஒரு குறிப்பிட்ட கேள்வியின் அடிப்படையில், இந்த ஆய்வு நிக்கல் படிகங்களின் பண்புகளில் அம்மோனியம் அசுத்தங்களின் விளைவை ஆராய்வதை நோக்கமாகக் கொண்டது. அசுத்தங்களின் விளைவைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், அவற்றின் எதிர்மறை விளைவுகளைக் கட்டுப்படுத்தவும் குறைக்கவும் புதிய முறைகளை உருவாக்க முடியும். இந்த ஆய்வு தூய்மையற்ற செறிவுக்கும் விதை விகிதத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்கும் இடையிலான தொடர்பையும் ஆராய்ந்தது. விதை உற்பத்தி செயல்பாட்டில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுவதால், இந்த ஆய்வில் விதை அளவுருக்கள் பயன்படுத்தப்பட்டன, மேலும் இந்த இரண்டு காரணிகளுக்கும் இடையிலான உறவைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம். 15 இந்த இரண்டு அளவுருக்களின் விளைவுகளும் படிக மகசூல், படிக வளர்ச்சி வழிமுறை, படிக அமைப்பு, உருவவியல் மற்றும் தூய்மை ஆகியவற்றை ஆய்வு செய்யப் பயன்படுத்தப்பட்டன. கூடுதலாக, NH4+ அசுத்தங்களின் செல்வாக்கின் கீழ் படிகங்களின் இயக்கவியல் நடத்தை, வெப்ப பண்புகள் மற்றும் செயல்பாட்டுக் குழுக்கள் மட்டும் மேலும் ஆராயப்பட்டன.
இந்த ஆய்வில் பயன்படுத்தப்பட்ட பொருட்கள் GEM ஆல் வழங்கப்பட்ட நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் (NiSO 6H2O, ≥ 99.8%); தியான்ஜின் ஹுவாஷெங் கோ., லிமிடெட் நிறுவனத்திடமிருந்து வாங்கப்பட்ட அம்மோனியம் சல்பேட் ((NH)SO , ≥ 99%); காய்ச்சி வடிகட்டிய நீர். பயன்படுத்தப்பட்ட விதை படிகம் NiSO 6H2O ஆகும், இது நொறுக்கப்பட்டு 0.154 மிமீ சீரான துகள் அளவைப் பெற சல்லடை செய்யப்பட்டது. NiSO 6H2O இன் பண்புகள் அட்டவணை 1 மற்றும் படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன.
நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் படிகமயமாக்கலில் NH4+ அசுத்தங்கள் மற்றும் விதை விகிதத்தின் விளைவு இடைப்பட்ட குளிரூட்டலைப் பயன்படுத்தி ஆராயப்பட்டது. அனைத்து சோதனைகளும் 25 °C ஆரம்ப வெப்பநிலையில் நடத்தப்பட்டன. வடிகட்டுதலின் போது வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டின் வரம்புகளைக் கருத்தில் கொண்டு 25 °C படிகமயமாக்கல் வெப்பநிலையாகத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது. குறைந்த வெப்பநிலை புக்னர் புனலைப் பயன்படுத்தி சூடான கரைசல்களை வடிகட்டும்போது திடீர் வெப்பநிலை ஏற்ற இறக்கங்கள் மூலம் படிகமயமாக்கலைத் தூண்டலாம். இந்த செயல்முறை இயக்கவியல், அசுத்த உறிஞ்சுதல் மற்றும் பல்வேறு படிக பண்புகளை கணிசமாக பாதிக்கும்.
நிக்கல் கரைசல் முதலில் 224 கிராம் NiSO4 6H2O ஐ 200 மில்லி காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் கரைத்து தயாரிக்கப்பட்டது. தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட செறிவு ஒரு சூப்பர்சாச்சுரேஷன் (S) = 1.109 க்கு ஒத்திருக்கிறது. 25 °C இல் கரைந்த நிக்கல் சல்பேட் படிகங்களின் கரைதிறனை நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் கரைதிறனுடன் ஒப்பிடுவதன் மூலம் சூப்பர்சாச்சுரேஷன் தீர்மானிக்கப்பட்டது. வெப்பநிலை ஆரம்ப நிலைக்குக் குறைக்கப்படும்போது தன்னிச்சையான படிகமாக்கலைத் தடுக்க குறைந்த சூப்பர்சாச்சுரேஷன் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது.
படிகமயமாக்கல் செயல்பாட்டில் NH4+ அயனி செறிவின் விளைவு, நிக்கல் கரைசலில் (NH4)2SO4 ஐச் சேர்ப்பதன் மூலம் ஆராயப்பட்டது. இந்த ஆய்வில் பயன்படுத்தப்பட்ட NH4+ அயனி செறிவுகள் 0, 1.25, 2.5, 3.75, மற்றும் 5 கிராம்/லி. சீரான கலவையை உறுதி செய்வதற்காக, கரைசல் 60 °C வெப்பநிலையில் 30 நிமிடங்கள் சூடாக்கப்பட்டு, அதே நேரத்தில் 300 rpm இல் கிளறப்பட்டது. பின்னர் கரைசல் விரும்பிய எதிர்வினை வெப்பநிலைக்கு குளிர்விக்கப்பட்டது. வெப்பநிலை 25 °C ஐ அடைந்ததும், வெவ்வேறு அளவு விதை படிகங்கள் (0.5%, 1%, 1.5% மற்றும் 2% விதை விகிதங்கள்) கரைசலில் சேர்க்கப்பட்டன. விதையின் எடையை கரைசலில் உள்ள NiSO4 6H2O எடையுடன் ஒப்பிடுவதன் மூலம் விதை விகிதம் தீர்மானிக்கப்பட்டது.
விதை படிகங்களை கரைசலில் சேர்த்த பிறகு, படிகமயமாக்கல் செயல்முறை இயற்கையாகவே நிகழ்ந்தது. படிகமயமாக்கல் செயல்முறை 30 நிமிடங்கள் நீடித்தது. கரைசலில் இருந்து திரட்டப்பட்ட படிகங்களை மேலும் பிரிக்க வடிகட்டி அழுத்தத்தைப் பயன்படுத்தி கரைசல் வடிகட்டப்பட்டது. வடிகட்டுதல் செயல்பாட்டின் போது, ​​படிகங்கள் மீண்டும் படிகமாக்கல் சாத்தியத்தைக் குறைக்கவும், படிகங்களின் மேற்பரப்பில் கரைசலில் உள்ள அசுத்தங்கள் ஒட்டுவதைக் குறைக்கவும் படிகங்கள் தொடர்ந்து எத்தனால் கொண்டு கழுவப்பட்டன. படிகங்கள் எத்தனாலில் கரையாதவை என்பதால் படிகங்களைக் கழுவ எத்தனால் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது. வடிகட்டப்பட்ட படிகங்கள் 50 °C வெப்பநிலையில் ஒரு ஆய்வக இன்குபேட்டரில் வைக்கப்பட்டன. இந்த ஆய்வில் பயன்படுத்தப்படும் விரிவான சோதனை அளவுருக்கள் அட்டவணை 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன.
படிக அமைப்பு ஒரு XRD கருவியைப் பயன்படுத்தி (SmartLab SE—HyPix-400) தீர்மானிக்கப்பட்டது மற்றும் NH4+ சேர்மங்களின் இருப்பு கண்டறியப்பட்டது. படிக உருவ அமைப்பை பகுப்பாய்வு செய்ய SEM குணாதிசயம் (Apreo 2 HiVac) செய்யப்பட்டது. படிகங்களின் வெப்ப பண்புகள் TGA கருவியைப் பயன்படுத்தி (TG-209-F1 Libra) தீர்மானிக்கப்பட்டன. செயல்பாட்டுக் குழுக்கள் FTIR (JASCO-FT/IR-4X) ஆல் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டன. மாதிரியின் தூய்மை ICP-MS கருவியைப் பயன்படுத்தி (Prodigy DC Arc) தீர்மானிக்கப்பட்டது. 100 மில்லி காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் 0.5 கிராம் படிகங்களைக் கரைத்து மாதிரி தயாரிக்கப்பட்டது. சூத்திரம் (1) இன் படி வெளியீட்டு படிகத்தின் வெகுஜனத்தை உள்ளீட்டு படிகத்தின் வெகுஜனத்தால் வகுப்பதன் மூலம் படிகமயமாக்கல் மகசூல் (x) கணக்கிடப்பட்டது.
இங்கு x என்பது 0 முதல் 1 வரை மாறுபடும் படிக மகசூல் ஆகும், mout என்பது வெளியீட்டு படிகங்களின் எடை (g), min என்பது உள்ளீட்டு படிகங்களின் எடை (g), msol என்பது கரைசலில் உள்ள படிகங்களின் எடை, மற்றும் mseed என்பது விதை படிகங்களின் எடை.
படிக வளர்ச்சி இயக்கவியலை தீர்மானிக்கவும் செயல்படுத்தும் ஆற்றல் மதிப்பை மதிப்பிடவும் படிகமயமாக்கல் மகசூல் மேலும் ஆராயப்பட்டது. இந்த ஆய்வு 2% விதைப்பு விகிதத்துடனும் முந்தைய அதே சோதனை நடைமுறையுடனும் செய்யப்பட்டது. வெவ்வேறு படிகமயமாக்கல் நேரங்களிலும் (10, 20, 30, மற்றும் 40 நிமிடங்கள்) மற்றும் ஆரம்ப வெப்பநிலையிலும் (25, 30, 35, மற்றும் 40 °C) படிக விளைச்சலை மதிப்பிடுவதன் மூலம் சமவெப்ப படிகமயமாக்கல் இயக்கவியல் அளவுருக்கள் தீர்மானிக்கப்பட்டன. ஆரம்ப வெப்பநிலையில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட செறிவுகள் முறையே 1.109, 1.052, 1 மற்றும் 0.953 என்ற சூப்பர்சாச்சுரேஷன் (S) மதிப்புகளுக்கு ஒத்திருந்தன. கரைந்த நிக்கல் சல்பேட் படிகங்களின் கரைதிறனை ஆரம்ப வெப்பநிலையில் நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் கரைதிறனுடன் ஒப்பிடுவதன் மூலம் சூப்பர்சாச்சுரேஷன் மதிப்பு தீர்மானிக்கப்பட்டது. இந்த ஆய்வில், அசுத்தங்கள் இல்லாமல் வெவ்வேறு வெப்பநிலையில் 200 மில்லி தண்ணீரில் NiSO4 6H2O இன் கரைதிறன் படம் 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.
ஜான்சன்-மெயில்-அவ்ராமி (JMA கோட்பாடு) சமவெப்ப படிகமயமாக்கல் நடத்தையை பகுப்பாய்வு செய்யப் பயன்படுகிறது. விதை படிகங்கள் கரைசலில் சேர்க்கப்படும் வரை படிகமயமாக்கல் செயல்முறை ஏற்படாததால் JMA கோட்பாடு தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது. JMA கோட்பாடு பின்வருமாறு விவரிக்கப்படுகிறது:
x(t) என்பது t நேரத்தில் மாற்றத்தைக் குறிக்கும் இடத்தில், k என்பது மாற்ற விகித மாறிலியைக் குறிக்கிறது, t என்பது மாற்ற நேரத்தைக் குறிக்கிறது, மற்றும் n என்பது அவ்ராமி குறியீட்டைக் குறிக்கிறது. சூத்திரம் 3 (2) சூத்திரத்திலிருந்து பெறப்பட்டது. படிகமயமாக்கலின் செயல்படுத்தும் ஆற்றல் அர்ஹீனியஸ் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி தீர்மானிக்கப்படுகிறது:
இங்கு kg என்பது வினை வீத மாறிலி, k0 என்பது ஒரு மாறிலி, எ.கா. படிக வளர்ச்சியின் செயல்படுத்தும் ஆற்றல், R என்பது மோலார் வாயு மாறிலி (R=8.314 J/mol K), மற்றும் T என்பது சமவெப்ப படிகமயமாக்கல் வெப்பநிலை (K) ஆகும்.
விதைப்பு விகிதம் மற்றும் டோபன்ட் செறிவு நிக்கல் படிகங்களின் விளைச்சலில் விளைவைக் கொண்டிருப்பதை படம் 3a காட்டுகிறது. கரைசலில் டோபன்ட் செறிவு 2.5 கிராம்/லிட்டராக அதிகரித்தபோது, ​​படிக மகசூல் 7.77% இலிருந்து 6.48% ஆகவும் (விதை விகிதம் 0.5%) 10.89% இலிருந்து 10.32% ஆகவும் (விதை விகிதம் 2%) குறைந்தது. டோபன்ட் செறிவில் மேலும் அதிகரிப்பு படிக மகசூலில் தொடர்புடைய அதிகரிப்புக்கு வழிவகுத்தது. விதைப்பு விகிதம் 2% ஆகவும், டோபன்ட் செறிவு 5 கிராம்/லிட்டராகவும் இருந்தபோது அதிகபட்ச மகசூல் 17.98% ஐ எட்டியது. டோபன்ட் செறிவு அதிகரிப்புடன் படிக மகசூல் முறையில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் படிக வளர்ச்சி பொறிமுறையில் ஏற்படும் மாற்றங்களுடன் தொடர்புடையதாக இருக்கலாம். டோபன்ட் செறிவு குறைவாக இருக்கும்போது, ​​Ni2+ மற்றும் NH4+ அயனிகள் SO42− உடன் பிணைக்க போட்டியிடுகின்றன, இது கரைசலில் நிக்கலின் கரைதிறன் அதிகரிப்பதற்கும் படிக மகசூல் குறைவதற்கும் வழிவகுக்கிறது. 14 மாசு செறிவு அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​போட்டி செயல்முறை இன்னும் நிகழ்கிறது, ஆனால் சில NH4+ அயனிகள் நிக்கல் மற்றும் சல்பேட் அயனிகளுடன் இணைந்து நிக்கல் அம்மோனியம் சல்பேட்டின் இரட்டை உப்பை உருவாக்குகின்றன. 16 இரட்டை உப்பு உருவாவது கரைப்பானின் கரைதிறன் குறைவதற்கு வழிவகுக்கிறது, இதன் மூலம் படிக மகசூல் அதிகரிக்கிறது. விதைப்பு விகிதத்தை அதிகரிப்பது படிக மகசூலை தொடர்ந்து மேம்படுத்தலாம். கரைப்பான் அயனிகள் ஒழுங்கமைக்கப்பட்டு படிகங்களை உருவாக்குவதற்கான ஆரம்ப மேற்பரப்பு பகுதியை வழங்குவதன் மூலம் விதைகள் அணுக்கருவாக்க செயல்முறையையும் தன்னிச்சையான படிக வளர்ச்சியையும் தொடங்கலாம். விதைப்பு விகிதம் அதிகரிக்கும் போது, ​​அயனிகள் ஒழுங்கமைக்கப்படுவதற்கான ஆரம்ப மேற்பரப்பு பகுதி அதிகரிக்கிறது, எனவே அதிக படிகங்கள் உருவாகலாம். எனவே, விதைப்பு விகிதத்தை அதிகரிப்பது படிக வளர்ச்சி விகிதம் மற்றும் படிக மகசூலில் நேரடி விளைவை ஏற்படுத்துகிறது. 17
NiSO4 6H2O இன் அளவுருக்கள்: (a) படிக மகசூல் மற்றும் (b) தடுப்பூசி போடுவதற்கு முன்னும் பின்னும் நிக்கல் கரைசலின் pH.
படம் 3b, விதை விகிதமும் டோபன்ட் செறிவும் விதை சேர்ப்பதற்கு முன்னும் பின்னும் நிக்கல் கரைசலின் pH ஐ பாதிக்கிறது என்பதைக் காட்டுகிறது. கரைசலின் pH ஐ கண்காணிப்பதன் நோக்கம், கரைசலில் உள்ள வேதியியல் சமநிலையில் ஏற்படும் மாற்றங்களைப் புரிந்துகொள்வதாகும். விதை படிகங்களைச் சேர்ப்பதற்கு முன், H+ புரோட்டான்களை வெளியிடும் NH4+ அயனிகள் இருப்பதால் கரைசலின் pH குறைகிறது. டோபன்ட் செறிவு அதிகரிப்பதன் விளைவாக அதிக H+ புரோட்டான்கள் வெளியிடப்படுகின்றன, இதனால் கரைசலின் pH குறைகிறது. விதை படிகங்களைச் சேர்த்த பிறகு, அனைத்து கரைசல்களின் pH அதிகரிக்கிறது. pH போக்கு படிக மகசூல் போக்குடன் நேர்மறையாக தொடர்புடையது. மிகக் குறைந்த pH மதிப்பு 2.5 கிராம்/லி என்ற டோபன்ட் செறிவு மற்றும் 0.5% விதை விகிதத்தில் பெறப்பட்டது. டோபன்ட் செறிவு 5 கிராம்/லி ஆக அதிகரிக்கும் போது, ​​கரைசலின் pH அதிகரிக்கிறது. இந்த நிகழ்வு மிகவும் புரிந்துகொள்ளத்தக்கது, ஏனெனில் கரைசலில் NH4+ அயனிகளின் கிடைக்கும் தன்மை உறிஞ்சுதல் காரணமாகவோ அல்லது சேர்ப்பதன் காரணமாகவோ அல்லது படிகங்களால் NH4+ அயனிகளை உறிஞ்சுதல் மற்றும் சேர்ப்பதன் காரணமாகவோ குறைகிறது.
படிக வளர்ச்சியின் இயக்கவியல் நடத்தையைத் தீர்மானிக்கவும் படிக வளர்ச்சியின் செயல்படுத்தும் ஆற்றலைக் கணக்கிடவும் படிக மகசூல் பரிசோதனைகள் மற்றும் பகுப்பாய்வு மேலும் நடத்தப்பட்டன. சமவெப்ப படிகமயமாக்கல் இயக்கவியலின் அளவுருக்கள் முறைகள் பிரிவில் விளக்கப்பட்டன. படம் 4, நிக்கல் சல்பேட் படிக வளர்ச்சியின் இயக்கவியல் நடத்தையைக் காட்டும் ஜான்சன்-மெஹல்-அவ்ராமி (JMA) வரைபடத்தைக் காட்டுகிறது. ln t மதிப்புக்கு (சமன்பாடு 3) எதிராக ln[− ln(1− x(t))] மதிப்பை வரைவதன் மூலம் வரைபடத்தை உருவாக்கினோம். வரைபடத்திலிருந்து பெறப்பட்ட சாய்வு மதிப்புகள் வளரும் படிகத்தின் பரிமாணங்களையும் வளர்ச்சி பொறிமுறையையும் குறிக்கும் JMA குறியீட்டு (n) மதிப்புகளுக்கு ஒத்திருக்கிறது. வெட்டு மதிப்பு நிலையான ln k ஆல் குறிப்பிடப்படும் வளர்ச்சி விகிதத்தைக் குறிக்கிறது. JMA குறியீட்டு (n) மதிப்புகள் 0.35 முதல் 0.75 வரை இருக்கும். இந்த n மதிப்பு படிகங்கள் ஒரு பரிமாண வளர்ச்சியைக் கொண்டுள்ளன மற்றும் பரவல்-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வளர்ச்சி பொறிமுறையைப் பின்பற்றுகின்றன என்பதைக் குறிக்கிறது; 0 < n < 1 ஒரு பரிமாண வளர்ச்சியைக் குறிக்கிறது, அதே நேரத்தில் n < 1 ஒரு பரவல்-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வளர்ச்சி பொறிமுறையைக் குறிக்கிறது. 18 வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது மாறிலி k இன் வளர்ச்சி விகிதம் குறைகிறது, இது படிகமயமாக்கல் செயல்முறை குறைந்த வெப்பநிலையில் வேகமாக நிகழ்கிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. இது குறைந்த வெப்பநிலையில் கரைசலின் மிகைப்படுத்தலின் அதிகரிப்புடன் தொடர்புடையது.
ஜான்சன்-மெஹல்-அவ்ராமி (JMA) வெவ்வேறு படிகமயமாக்கல் வெப்பநிலைகளில் நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் அடுக்குகள்: (a) 25 °C, (b) 30 °C, (c) 35 °C மற்றும் (d) 40 °C.
டோபன்ட்களின் சேர்க்கை அனைத்து வெப்பநிலைகளிலும் வளர்ச்சி விகிதத்தின் ஒரே மாதிரியான வடிவத்தைக் காட்டியது. டோபன்ட் செறிவு 2.5 கிராம்/லிட்டராக இருக்கும்போது, ​​படிக வளர்ச்சி விகிதம் குறைந்தது, மேலும் டோபன்ட் செறிவு 2.5 கிராம்/லிட்டரை விட அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​படிக வளர்ச்சி விகிதம் அதிகரித்தது. முன்னர் குறிப்பிட்டபடி, படிக வளர்ச்சி விகிதத்தில் ஏற்படும் மாற்றம் கரைசலில் உள்ள அயனிகளுக்கு இடையிலான தொடர்பு பொறிமுறையில் ஏற்படும் மாற்றத்தால் ஏற்படுகிறது. டோபன்ட் செறிவு குறைவாக இருக்கும்போது, ​​கரைசலில் உள்ள அயனிகளுக்கு இடையிலான போட்டி செயல்முறை கரைப்பானின் கரைதிறனை அதிகரிக்கிறது, இதன் மூலம் படிக வளர்ச்சி விகிதம் குறைகிறது. 14 மேலும், அதிக செறிவுள்ள டோபன்ட்களைச் சேர்ப்பது வளர்ச்சி செயல்முறையை கணிசமாக மாற்றுகிறது. டோபன்ட் செறிவு 3.75 கிராம்/லிட்டரைத் தாண்டும்போது, ​​கூடுதல் புதிய படிக கருக்கள் உருவாகின்றன, இது கரைப்பானின் கரைதிறன் குறைவதற்கு வழிவகுக்கிறது, இதன் மூலம் படிக வளர்ச்சி விகிதம் அதிகரிக்கிறது. இரட்டை உப்பு (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O உருவாவதன் மூலம் புதிய படிக கருக்களின் உருவாக்கத்தை நிரூபிக்க முடியும். 16 படிக வளர்ச்சி பொறிமுறையைப் பற்றி விவாதிக்கும்போது, ​​எக்ஸ்-கதிர் விளிம்பு விளைவு முடிவுகள் இரட்டை உப்பு உருவாவதை உறுதிப்படுத்துகின்றன.
படிகமயமாக்கலின் செயல்படுத்தும் ஆற்றலைத் தீர்மானிக்க JMA plot செயல்பாடு மேலும் மதிப்பீடு செய்யப்பட்டது. அர்ஹீனியஸ் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி செயல்படுத்தும் ஆற்றல் கணக்கிடப்பட்டது (சமன்பாடு (4) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது). படம் 5a, ln(kg) மதிப்புக்கும் 1/T மதிப்புக்கும் இடையிலான உறவைக் காட்டுகிறது. பின்னர், வரைபடத்திலிருந்து பெறப்பட்ட சாய்வு மதிப்பைப் பயன்படுத்தி செயல்படுத்தும் ஆற்றல் கணக்கிடப்பட்டது. படம் 5b வெவ்வேறு தூய்மையற்ற செறிவுகளின் கீழ் படிகமயமாக்கலின் செயல்படுத்தும் ஆற்றல் மதிப்புகளைக் காட்டுகிறது. தூய்மையற்ற செறிவில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் செயல்படுத்தும் ஆற்றலைப் பாதிக்கின்றன என்பதை முடிவுகள் காட்டுகின்றன. அசுத்தங்கள் இல்லாமல் நிக்கல் சல்பேட் படிகங்களின் படிகமயமாக்கலின் செயல்படுத்தும் ஆற்றல் 215.79 kJ/mol ஆகும். தூய்மையற்ற செறிவு 2.5 g/L ஐ அடையும் போது, ​​செயல்படுத்தும் ஆற்றல் 3.99% அதிகரித்து 224.42 kJ/mol ஆக இருக்கும். செயல்படுத்தும் ஆற்றலின் அதிகரிப்பு படிகமயமாக்கல் செயல்முறையின் ஆற்றல் தடை அதிகரிப்பதைக் குறிக்கிறது, இது படிக வளர்ச்சி விகிதம் மற்றும் படிக மகசூலில் குறைவுக்கு வழிவகுக்கும். தூய்மையற்ற செறிவு 2.5 கிராம்/லிட்டருக்கு மேல் இருக்கும்போது, ​​படிகமயமாக்கலின் செயல்படுத்தும் ஆற்றல் கணிசமாகக் குறைகிறது. 5 கிராம்/லிட்டரின் தூய்மையற்ற செறிவில், செயல்படுத்தும் ஆற்றல் 205.85 கிஜூல்/மோல் ஆகும், இது 2.5 கிராம்/லிட்டர் தூய்மையற்ற செறிவில் செயல்படுத்தும் ஆற்றலை விட 8.27% குறைவாகும். செயல்படுத்தும் ஆற்றலில் குறைவு என்பது படிகமயமாக்கல் செயல்முறை எளிதாக்கப்படுவதைக் குறிக்கிறது, இது படிக வளர்ச்சி விகிதம் மற்றும் படிக மகசூலில் அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது.
(அ) ​​ln(kg) இன் 1/T உடன் ஒப்பிடும்போது இடப்பிரிவின் பொருத்தம் மற்றும் (ஆ) செயல்படுத்தும் ஆற்றல் எ.கா. வெவ்வேறு தூய்மையற்ற செறிவுகளில் படிகமாக்கல்.
படிக வளர்ச்சி பொறிமுறையை XRD மற்றும் FTIR நிறமாலை ஆய்வு செய்து, படிக வளர்ச்சி இயக்கவியல் மற்றும் செயல்படுத்தும் ஆற்றல் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது. படம் 6 XRD முடிவுகளைக் காட்டுகிறது. தரவு PDF #08–0470 உடன் ஒத்துப்போகிறது, இது α-NiSO4 6H2O (சிவப்பு சிலிக்கா) என்பதைக் குறிக்கிறது. படிகம் டெட்ராகோனல் அமைப்பைச் சேர்ந்தது, விண்வெளி குழு P41212, அலகு செல் அளவுருக்கள் a = b = 6.782 Å, c = 18.28 Å, α = β = γ = 90°, மற்றும் கன அளவு 840.8 Å3. இந்த முடிவுகள் மனோமெனோவா மற்றும் பலர் முன்பு வெளியிட்ட முடிவுகளுடன் ஒத்துப்போகின்றன. 19 NH4+ அயனிகளின் அறிமுகம் (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O உருவாவதற்கும் வழிவகுக்கிறது. தரவு PDF எண். 31–0062 ஐச் சேர்ந்தது. இந்தப் படிகம் ஒற்றைச் சாய்வு அமைப்பைச் சேர்ந்தது, விண்வெளிக் குழு P21/a, அலகு செல் அளவுருக்கள் a = 9.186 Å, b = 12.468 Å, c = 6.242 Å, α = γ = 90°, β = 106.93°, மற்றும் கன அளவு 684 Å3. இந்த முடிவுகள் Su et al.20 ஆல் அறிவிக்கப்பட்ட முந்தைய ஆய்வுடன் ஒத்துப்போகின்றன.
நிக்கல் சல்பேட் படிகங்களின் எக்ஸ்-கதிர் விளிம்பு வடிவங்கள்: (a–b) 0.5%, (c–d) 1%, (e–f) 1.5%, மற்றும் (g–h) 2% விதை விகிதம். வலது படம் இடது படத்தின் பெரிதாக்கப்பட்ட காட்சியாகும்.
படங்கள் 6b, d, f மற்றும் h இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, கூடுதல் உப்பை உருவாக்காமல் கரைசலில் அம்மோனியம் செறிவின் அதிகபட்ச வரம்பு 2.5 g/L ஆகும். தூய்மையற்ற செறிவு 3.75 மற்றும் 5 g/L ஆக இருக்கும்போது, ​​NH4+ அயனிகள் படிக அமைப்பில் இணைக்கப்பட்டு சிக்கலான உப்பை (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O) உருவாக்குகின்றன. தரவுகளின்படி, தூய்மையற்ற செறிவு 3.75 முதல் 5 g/L வரை அதிகரிக்கும் போது சிக்கலான உப்பின் உச்ச தீவிரம் அதிகரிக்கிறது, குறிப்பாக 2θ 16.47° மற்றும் 17.44° இல். சிக்கலான உப்பின் உச்சத்தில் அதிகரிப்பு வேதியியல் சமநிலையின் கொள்கையால் மட்டுமே ஏற்படுகிறது. இருப்பினும், சில அசாதாரண சிகரங்கள் 2θ 16.47° இல் காணப்படுகின்றன, இது படிகத்தின் மீள் சிதைவுக்குக் காரணமாக இருக்கலாம். 21 அதிக விதைப்பு விகிதம் சிக்கலான உப்பின் உச்ச தீவிரத்தில் குறைவை ஏற்படுத்துகிறது என்பதையும் குணாதிசய முடிவுகள் காட்டுகின்றன. அதிக விதை விகிதம் படிகமயமாக்கல் செயல்முறையை துரிதப்படுத்துகிறது, இது கரைப்பானில் குறிப்பிடத்தக்க குறைவுக்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த வழக்கில், படிக வளர்ச்சி செயல்முறை விதையில் குவிந்துள்ளது, மேலும் புதிய கட்டங்களின் உருவாக்கம் கரைசலின் குறைக்கப்பட்ட மிகைப்படுத்தலால் தடைபடுகிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, விதை விகிதம் குறைவாக இருக்கும்போது, ​​படிகமயமாக்கல் செயல்முறை மெதுவாக இருக்கும், மேலும் கரைசலின் மிகைப்படுத்தல் ஒப்பீட்டளவில் அதிக மட்டத்தில் இருக்கும். இந்த சூழ்நிலை குறைவாக கரையக்கூடிய இரட்டை உப்பு (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O) அணுக்கருவாக்கத்தின் நிகழ்தகவை அதிகரிக்கிறது. இரட்டை உப்பிற்கான உச்ச தீவிரத் தரவு அட்டவணை 3 இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.
NH4+ அயனிகள் இருப்பதால் ஹோஸ்ட் லேட்டிஸில் ஏதேனும் கோளாறு அல்லது கட்டமைப்பு மாற்றங்களை ஆராய FTIR குணாதிசயம் செய்யப்பட்டது. 2% நிலையான விதைப்பு விகிதத்தைக் கொண்ட மாதிரிகள் வகைப்படுத்தப்பட்டன. படம் 7 FTIR குணாதிசய முடிவுகளைக் காட்டுகிறது. 3444, 3257 மற்றும் 1647 செ.மீ−1 இல் காணப்பட்ட பரந்த சிகரங்கள் மூலக்கூறுகளின் O–H நீட்சி முறைகளால் ஏற்படுகின்றன. 2370 மற்றும் 2078 செ.மீ−1 இல் உள்ள சிகரங்கள் நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலான இடை மூலக்கூறு ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளைக் குறிக்கின்றன. 412 செ.மீ−1 இல் உள்ள பட்டை Ni–O நீட்சி அதிர்வுகளுக்குக் காரணம். கூடுதலாக, இலவச SO4− அயனிகள் 450 (υ2), 630 (υ4), 986 (υ1) மற்றும் 1143 மற்றும் 1100 செ.மீ−1 (υ3) இல் நான்கு முக்கிய அதிர்வு முறைகளைக் காட்டுகின்றன. υ1-υ4 குறியீடுகள் அதிர்வு முறைகளின் பண்புகளைக் குறிக்கின்றன, இங்கு υ1 சிதைவடையாத பயன்முறையைக் குறிக்கிறது (சமச்சீர் நீட்சி), υ2 இரட்டைச் சிதைவடைந்த பயன்முறையைக் குறிக்கிறது (சமச்சீர் வளைவு), மற்றும் υ3 மற்றும் υ4 ஆகியவை மும்மடங்கு சிதைவடைந்த முறைகளைக் குறிக்கின்றன (முறையே சமச்சீரற்ற நீட்சி மற்றும் சமச்சீரற்ற வளைவு). 22,23,24 அம்மோனியம் அசுத்தங்களின் இருப்பு 1143 செ.மீ-1 அலைஎண்ணில் கூடுதல் உச்சத்தை அளிக்கிறது என்பதை குணாதிசய முடிவுகள் காட்டுகின்றன (படத்தில் ஒரு சிவப்பு வட்டத்தால் குறிக்கப்பட்டுள்ளது). 1143 செ.மீ-1 இல் உள்ள கூடுதல் உச்சம், NH4+ அயனிகளின் இருப்பு, செறிவு எதுவாக இருந்தாலும், லேட்டிஸ் கட்டமைப்பில் ஒரு சிதைவை ஏற்படுத்துகிறது, இது படிகத்திற்குள் சல்பேட் அயன் மூலக்கூறுகளின் அதிர்வு அதிர்வெண்ணில் மாற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது.
படிக வளர்ச்சி மற்றும் செயல்படுத்தும் ஆற்றலின் இயக்கவியல் நடத்தை தொடர்பான XRD மற்றும் FTIR முடிவுகளின் அடிப்படையில், படம் 8, NH4+ அசுத்தங்களைச் சேர்ப்பதன் மூலம் நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் படிகமயமாக்கல் செயல்முறையின் வரைபடத்தைக் காட்டுகிறது. அசுத்தங்கள் இல்லாத நிலையில், Ni2+ அயனிகள் H2O உடன் வினைபுரிந்து நிக்கல் ஹைட்ரேட்டை [Ni(6H2O)]2− உருவாக்கும். பின்னர், நிக்கல் ஹைட்ரேட் தன்னிச்சையாக SO42− அயனிகளுடன் இணைந்து Ni(SO4)2 6H2O கருக்களை உருவாக்கி நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் படிகங்களாக வளர்கிறது. கரைசலில் குறைந்த செறிவுள்ள அம்மோனியம் அசுத்தங்கள் (2.5 கிராம்/லி அல்லது அதற்கும் குறைவாக) சேர்க்கப்படும்போது, ​​[Ni(6H2O)]2− மற்றும் NH4+ அயனிகள் SO42− அயனிகளுடன் சேர்க்கைக்காக போட்டியிடுவதால், [Ni(6H2O)]2− SO42− அயனிகளுடன் முழுமையாக இணைப்பது கடினம், இருப்பினும் இரண்டு அயனிகளுடனும் வினைபுரிய போதுமான சல்பேட் அயனிகள் உள்ளன. இந்த சூழ்நிலை படிகமயமாக்கலின் செயல்படுத்தும் ஆற்றலில் அதிகரிப்பு மற்றும் படிக வளர்ச்சியில் மந்தநிலைக்கு வழிவகுக்கிறது. 14,25 நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் கருக்கள் உருவாகி படிகங்களாக வளர்ந்த பிறகு, பல NH4+ மற்றும் (NH4)2SO4 அயனிகள் படிக மேற்பரப்பில் உறிஞ்சப்படுகின்றன. NSH-8 மற்றும் NSH-12 மாதிரிகளில் உள்ள SO4− அயனியின் (அலைஎண் 1143 செ.மீ−1) செயல்பாட்டுக் குழு ஏன் ஊக்கமருந்து செயல்முறை இல்லாமல் உருவாகிறது என்பதை இது விளக்குகிறது. தூய்மையற்ற செறிவு அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​NH4+ அயனிகள் படிக அமைப்பில் இணைக்கத் தொடங்கி, இரட்டை உப்புகளை உருவாக்குகின்றன. 16 கரைசலில் SO42− அயனிகள் இல்லாததால் இந்த நிகழ்வு ஏற்படுகிறது, மேலும் SO42− அயனிகள் அம்மோனியம் அயனிகளை விட வேகமாக நிக்கல் ஹைட்ரேட்டுகளுடன் பிணைக்கப்படுகின்றன. இந்த வழிமுறை இரட்டை உப்புகளின் அணுக்கருவாக்கம் மற்றும் வளர்ச்சியை ஊக்குவிக்கிறது. கலப்பு செயல்பாட்டின் போது, ​​Ni(SO4)2 6H2O மற்றும் (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O கருக்கள் ஒரே நேரத்தில் உருவாகின்றன, இது பெறப்பட்ட கருக்களின் எண்ணிக்கையில் அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது. கருக்களின் எண்ணிக்கையில் அதிகரிப்பு படிக வளர்ச்சியின் முடுக்கம் மற்றும் செயல்படுத்தும் ஆற்றலில் குறைவை ஊக்குவிக்கிறது.
நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டை நீரில் கரைத்து, சிறிதளவு மற்றும் அதிக அளவு அம்மோனியம் சல்பேட்டைச் சேர்த்து, பின்னர் படிகமாக்கல் செயல்முறையை மேற்கொள்ளும் வேதியியல் வினையை பின்வருமாறு வெளிப்படுத்தலாம்:
SEM பண்புக்கூறு முடிவுகள் படம் 9 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. சேர்க்கப்பட்ட அம்மோனியம் உப்பின் அளவு மற்றும் விதைப்பு விகிதம் படிக வடிவத்தை கணிசமாக பாதிக்காது என்பதை பண்புக்கூறு முடிவுகள் குறிப்பிடுகின்றன. உருவாகும் படிகங்களின் அளவு ஒப்பீட்டளவில் மாறாமல் உள்ளது, இருப்பினும் சில புள்ளிகளில் பெரிய படிகங்கள் தோன்றுகின்றன. இருப்பினும், உருவாகும் படிகங்களின் சராசரி அளவில் அம்மோனியம் உப்பு செறிவு மற்றும் விதைப்பு விகிதத்தின் விளைவைத் தீர்மானிக்க மேலும் பண்புக்கூறு தேவைப்படுகிறது.
NiSO4 6H2O இன் படிக உருவவியல்: (a–e) 0.5%, (f–j) 1%, (h–o) 1.5% மற்றும் (p–u) 2% விதை விகிதம், மேலிருந்து கீழாக NH4+ செறிவின் மாற்றத்தைக் காட்டுகிறது, இது முறையே 0, 1.25, 2.5, 3.75 மற்றும் 5 கிராம்/லிட்டர் ஆகும்.
படம் 10a வெவ்வேறு அசுத்த செறிவுகளைக் கொண்ட படிகங்களின் TGA வளைவுகளைக் காட்டுகிறது. 2% விதைப்பு விகிதத்துடன் மாதிரிகளில் TGA பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது. உருவாக்கப்பட்ட சேர்மங்களைத் தீர்மானிக்க NSH-20 மாதிரியிலும் XRD பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது. படம் 10b இல் காட்டப்பட்டுள்ள XRD முடிவுகள் படிக அமைப்பில் ஏற்படும் மாற்றங்களை உறுதிப்படுத்துகின்றன. அனைத்து தொகுக்கப்பட்ட படிகங்களும் 80°C வரை வெப்ப நிலைத்தன்மையைக் காட்டுகின்றன என்பதை வெப்ப கிராவிமெட்ரிக் அளவீடுகள் காட்டுகின்றன. பின்னர், வெப்பநிலை 200°C ஆக அதிகரித்தபோது படிக எடை 35% குறைந்தது. படிகங்களின் எடை இழப்பு சிதைவு செயல்முறையின் காரணமாகும், இதில் NiSO4 H2O ஐ உருவாக்க 5 நீர் மூலக்கூறுகள் இழக்கப்படுகின்றன. வெப்பநிலை 300–400°C ஆக அதிகரித்தபோது, ​​படிகங்களின் எடை மீண்டும் குறைந்தது. படிகங்களின் எடை இழப்பு சுமார் 6.5% ஆக இருந்தது, அதே நேரத்தில் NSH-20 படிக மாதிரியின் எடை இழப்பு சற்று அதிகமாக இருந்தது, சரியாக 6.65%. NSH-20 மாதிரியில் NH4+ அயனிகள் NH3 வாயுவாக சிதைவதால் சற்று அதிக குறைப்புத்தன்மை ஏற்பட்டது. வெப்பநிலை 300 முதல் 400°C வரை அதிகரித்ததால், படிகங்களின் எடை குறைந்தது, இதன் விளைவாக அனைத்து படிகங்களும் NiSO4 அமைப்பைக் கொண்டிருந்தன. வெப்பநிலையை 700°C இலிருந்து 800°C ஆக அதிகரித்ததால் படிக அமைப்பு NiO ஆக மாறியது, இதனால் SO2 மற்றும் O2 வாயுக்கள் வெளியிடப்பட்டன.25,26
நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் படிகங்களின் தூய்மை, DC-Arc ICP-MS கருவியைப் பயன்படுத்தி NH4+ செறிவை மதிப்பிடுவதன் மூலம் தீர்மானிக்கப்பட்டது. நிக்கல் சல்பேட் படிகங்களின் தூய்மை, சூத்திரம் (5) ஐப் பயன்படுத்தி தீர்மானிக்கப்பட்டது.
இங்கு Ma என்பது படிகத்தில் உள்ள அசுத்தங்களின் நிறை (mg), Mo என்பது படிகத்தின் நிறை (mg), Ca என்பது கரைசலில் உள்ள அசுத்தங்களின் செறிவு (mg/l), V என்பது கரைசலின் கன அளவு (l) ஆகும்.
படம் 11 நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் படிகங்களின் தூய்மையைக் காட்டுகிறது. தூய்மை மதிப்பு என்பது 3 பண்புகளின் சராசரி மதிப்பாகும். விதைப்பு விகிதம் மற்றும் தூய்மையின்மை செறிவு ஆகியவை உருவாகும் நிக்கல் சல்பேட் படிகங்களின் தூய்மையை நேரடியாகப் பாதிக்கின்றன என்பதை முடிவுகள் காட்டுகின்றன. தூய்மையின்மை செறிவு அதிகமாக இருந்தால், அசுத்தங்களின் உறிஞ்சுதல் அதிகமாகும், இதன் விளைவாக உருவாகும் படிகங்களின் தூய்மை குறைவாக இருக்கும். இருப்பினும், தூய்மையின்மை செறிவைப் பொறுத்து அசுத்தங்களின் உறிஞ்சுதல் முறை மாறக்கூடும், மேலும் படிகங்களால் அசுத்தங்களை ஒட்டுமொத்தமாக உறிஞ்சுவது கணிசமாக மாறாது என்பதை முடிவு வரைபடம் காட்டுகிறது. கூடுதலாக, அதிக விதைப்பு விகிதம் படிகங்களின் தூய்மையை மேம்படுத்த முடியும் என்பதையும் இந்த முடிவுகள் காட்டுகின்றன. இந்த நிகழ்வு சாத்தியமாகும், ஏனெனில் உருவாகும் படிக கருக்களில் பெரும்பாலானவை நிக்கல் கருக்களில் குவிந்திருக்கும் போது, ​​நிக்கல் மீது நிக்கல் அயனிகள் குவிவதற்கான நிகழ்தகவு அதிகமாக இருக்கும். 27
அம்மோனியம் அயனிகள் (NH4+) நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் படிகங்களின் படிகமயமாக்கல் செயல்முறை மற்றும் படிக பண்புகளை கணிசமாக பாதிக்கின்றன என்பதை ஆய்வு காட்டுகிறது, மேலும் படிகமயமாக்கல் செயல்பாட்டில் விதை விகிதத்தின் செல்வாக்கையும் வெளிப்படுத்தியது.
2.5 கிராம்/லிட்டருக்கு மேல் அம்மோனியம் செறிவுகளில், படிக மகசூல் மற்றும் படிக வளர்ச்சி விகிதம் குறைகிறது. 2.5 கிராம்/லிட்டருக்கு மேல் அம்மோனியம் செறிவுகளில், படிக மகசூல் மற்றும் படிக வளர்ச்சி விகிதம் அதிகரிக்கிறது.
நிக்கல் கரைசலில் அசுத்தங்களைச் சேர்ப்பது SO42− க்கு NH4+ மற்றும் [Ni(6H2O)]2− அயனிகளுக்கு இடையேயான போட்டியை அதிகரிக்கிறது, இது செயல்படுத்தும் ஆற்றலில் அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது. அதிக செறிவுள்ள அசுத்தங்களைச் சேர்த்த பிறகு செயல்படுத்தும் ஆற்றலில் குறைவு NH4+ அயனிகள் படிக அமைப்பில் நுழைவதால் ஏற்படுகிறது, இதனால் இரட்டை உப்பு (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O உருவாகிறது.
அதிக விதைப்பு விகிதத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் படிக மகசூல், படிக வளர்ச்சி விகிதம் மற்றும் படிகத் தூய்மையை மேம்படுத்தலாம்.
டெமிரெல், எச்.எஸ். மற்றும் பலர். லேட்டரைட் செயலாக்கத்தின் போது பேட்டரி-தர நிக்கல் சல்பேட் ஹைட்ரேட்டின் கரைப்பான் எதிர்ப்பு படிகமாக்கல். செப்டம்பர் சுத்திகரிப்பு தொழில்நுட்பம், 286, 120473. https://doi.org/10.1016/J.SEPPUR.2022.120473 (2022).
சகுந்தலா, பி. மற்றும் யசோட்டா, பி. அதிக வெப்பநிலையில் நிக்கல் சல்பேட் படிகங்களின் ஒளியியல் பயன்பாடுகள்: டோபண்டுகளாக அமினோ அமிலங்களைச் சேர்த்து வகைப்படுத்தல் ஆய்வுகள். பொருள். இன்று ப்ரோக். 9, 669–673. https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2018.10.391 (2019).
பாபாஹ்மதி, வி., மற்றும் பலர். குறைக்கப்பட்ட கிராஃபீன் ஆக்சைடில் பாலியோல்-மத்தியஸ்த அச்சிடலுடன் ஜவுளி மேற்பரப்புகளில் நிக்கல் வடிவங்களின் மின்முனை படிவு. கூழ்ம மேற்பரப்புகளின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பொறியியல் இதழ் 703, 135203. https://doi.org/10.1016/J.COLSURFA.2024.135203 (2024).
ஃப்ரேசர், ஜே., ஆண்டர்சன், ஜே., லாசுவென், ஜே., மற்றும் பலர். “மின்சார வாகன பேட்டரிகளுக்கான நிக்கல் விநியோகத்தின் எதிர்கால தேவை மற்றும் பாதுகாப்பு.” ஐரோப்பிய ஒன்றியத்தின் வெளியீட்டு அலுவலகம்; (2021). https://doi.org/10.2760/212807
ஹான், பி., போக்மேன், ஓ., வில்சன், பிபி, லண்ட்ஸ்ட்ரோம், எம். மற்றும் லூஹி-குல்டனென், எம். குளிர்விப்புடன் தொகுதி படிகமாக்கல் மூலம் நிக்கல் சல்பேட்டை சுத்திகரித்தல். வேதியியல் பொறியியல் தொழில்நுட்பம் 42(7), 1475–1480. https://doi.org/10.1002/CEAT.201800695 (2019).
மா, ஒய். மற்றும் பலர். லித்தியம்-அயன் பேட்டரி பொருட்களுக்கான உலோக உப்புகளை உற்பத்தி செய்வதில் மழைப்பொழிவு மற்றும் படிகமயமாக்கல் முறைகளின் பயன்பாடு: ஒரு மதிப்பாய்வு. உலோகங்கள். 10(12), 1-16. https://doi.org/10.3390/MET10121609 (2020).
மசலோவ், வி.எம்., மற்றும் பலர். நிலையான-நிலை வெப்பநிலை சாய்வு நிலைமைகளின் கீழ் நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் (α-NiSO4.6H2O) ஒற்றை படிகங்களின் வளர்ச்சி. படிகவியல். 60(6), 963–969. https://doi.org/10.1134/S1063774515060206 (2015).
சௌத்ரி, ஆர்.ஆர் மற்றும் பலர். α-நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் படிகங்கள்: வளர்ச்சி நிலைமைகள், படிக அமைப்பு மற்றும் பண்புகளுக்கு இடையிலான உறவு. JApCr. 52, 1371–1377. https://doi.org/10.1107/S1600576719013797FILE (2019).
ஹான், பி., போக்மேன், ஓ., வில்சன், பிபி, லண்ட்ஸ்ட்ரோம், எம். மற்றும் லூஹி-குல்டனென், எம். தொகுதி-குளிரூட்டப்பட்ட படிகமயமாக்கல் மூலம் நிக்கல் சல்பேட்டை சுத்திகரித்தல். வேதியியல் பொறியியல் தொழில்நுட்பம் 42(7), 1475–1480. https://doi.org/10.1002/ceat.201800695 (2019).