nature.com தளத்திற்கு வருகை தந்ததற்கு நன்றி. நீங்கள் பயன்படுத்தும் உலாவியில் CSS ஆதரவு குறைவாக உள்ளது. சிறந்த அனுபவத்தைப் பெற, சமீபத்திய உலாவிப் பதிப்பைப் பயன்படுத்துமாறு (அல்லது இன்டர்நெட் எக்ஸ்ப்ளோரரில் இணக்கப் பயன்முறையை அணைக்குமாறு) பரிந்துரைக்கிறோம். மேலும், தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதிசெய்யும் வகையில், இந்தத் தளத்தில் ஸ்டைல்கள் அல்லது ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இடம்பெறாது.
இந்த ஆய்வு, தொடர்ச்சியற்ற குளிரூட்டும் படிகமாக்கலின் கீழ் நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் வளர்ச்சிப் பொறிமுறை மற்றும் செயல்திறன் மீது NH4+ அசுத்தங்கள் மற்றும் விதை விகிதத்தின் விளைவுகளை ஆராய்கிறது. மேலும், நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் வளர்ச்சிப் பொறிமுறை, வெப்பப் பண்புகள் மற்றும் செயல்பாட்டுக் குழுக்கள் மீது NH4+ அசுத்தங்களின் விளைவுகளையும் இது ஆய்வு செய்கிறது. குறைந்த அசுத்தச் செறிவுகளில், Ni2+ மற்றும் NH4+ அயனிகள் பிணைப்பிற்காக SO42− உடன் போட்டியிடுகின்றன. இதன் விளைவாக, படிக விளைச்சல் மற்றும் வளர்ச்சி விகிதம் குறைந்து, படிகமாக்கல் கிளர்வு ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது. அதிக அசுத்தச் செறிவுகளில், NH4+ அயனிகள் படிக அமைப்பில் இணைக்கப்பட்டு (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O என்ற ஒரு சிக்கலான உப்பை உருவாக்குகின்றன. இந்த சிக்கலான உப்பின் உருவாக்கம், படிக விளைச்சல் மற்றும் வளர்ச்சி விகிதத்தை அதிகரித்து, படிகமாக்கல் கிளர்வு ஆற்றலைக் குறைக்கிறது. அதிக மற்றும் குறைந்த NH4+ அயனிச் செறிவுகள் இரண்டும் படிகக்கூடு சிதைவை ஏற்படுத்துகின்றன, மேலும் படிகங்கள் 80 °C வரையிலான வெப்பநிலைகளில் வெப்ப நிலைத்தன்மையுடன் இருக்கின்றன. கூடுதலாக, படிக வளர்ச்சிப் பொறிமுறையின் மீதான NH4+ அசுத்தங்களின் தாக்கம், விதை விகிதத்தின் தாக்கத்தை விட அதிகமாக உள்ளது. மாசுச் செறிவு குறைவாக இருக்கும்போது, ​​அந்த மாசு படிகத்துடன் எளிதில் ஒட்டிக்கொள்கிறது; செறிவு அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​அந்த மாசு படிகத்தினுள் எளிதில் கலந்துவிடுகிறது. விதை விகிதமானது படிக விளைச்சலைப் பெருமளவில் அதிகரிக்கவும், படிகத்தின் தூய்மையைச் சிறிதளவு மேம்படுத்தவும் உதவுகிறது.
நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் (NiSO4 6H2O) தற்போது பேட்டரி உற்பத்தி, மின்முலாம் பூசுதல், வினையூக்கிகள் மற்றும் உணவு, எண்ணெய், வாசனை திரவியங்கள் உற்பத்தி உட்பட பல்வேறு தொழில்களில் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு முக்கியப் பொருளாகும். 1,2,3 நிக்கல் அடிப்படையிலான லித்தியம்-அயன் (LiB) பேட்டரிகளை பெரிதும் சார்ந்திருக்கும் மின்சார வாகனங்களின் விரைவான வளர்ச்சியுடன் இதன் முக்கியத்துவம் அதிகரித்து வருகிறது. NCM 811 போன்ற அதிக நிக்கல் கலப்புலோகங்களின் பயன்பாடு 2030-ஆம் ஆண்டளவில் ஆதிக்கம் செலுத்தும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது, இது நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டிற்கான தேவையை மேலும் அதிகரிக்கும். இருப்பினும், வளக் கட்டுப்பாடுகள் காரணமாக, உற்பத்தி அதிகரித்து வரும் தேவையை ஈடுசெய்ய முடியாமல் போகலாம், இது தேவைக்கும் அளிப்பிற்கும் இடையே ஒரு இடைவெளியை உருவாக்குகிறது. இந்த பற்றாக்குறை, வளங்களின் இருப்பு மற்றும் விலை நிலைத்தன்மை குறித்த கவலைகளை எழுப்பியுள்ளது, மேலும் உயர் தூய்மை மற்றும் நிலையான பேட்டரி தரத்திலான நிக்கல் சல்பேட்டின் திறமையான உற்பத்தியின் அவசியத்தை எடுத்துக்காட்டுகிறது. 1,4
நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் உற்பத்தி பொதுவாக படிகமாக்கல் மூலம் செய்யப்படுகிறது. பல்வேறு முறைகளில், குளிரூட்டும் முறை பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு முறையாகும், இது குறைந்த ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் அதிக தூய்மையான பொருட்களை உற்பத்தி செய்யும் திறன் போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. 5,6 தொடர்ச்சியற்ற குளிரூட்டும் படிகமாக்கலைப் பயன்படுத்தி நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டைப் படிகமாக்குவது குறித்த ஆராய்ச்சி குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றம் கண்டுள்ளது. தற்போது, ​​பெரும்பாலான ஆராய்ச்சிகள் வெப்பநிலை, குளிரூட்டும் விகிதம், விதை அளவு மற்றும் pH போன்ற அளவுருக்களை மேம்படுத்துவதன் மூலம் படிகமாக்கல் செயல்முறையை மேம்படுத்துவதில் கவனம் செலுத்துகின்றன. 7,8,9 இதன் நோக்கம் படிக விளைச்சலையும் பெறப்பட்ட படிகங்களின் தூய்மையையும் அதிகரிப்பதாகும். இருப்பினும், இந்த அளவுருக்கள் பற்றிய விரிவான ஆய்வு இருந்தபோதிலும், படிகமாக்கல் முடிவுகளில் அசுத்தங்கள், குறிப்பாக அம்மோனியம் (NH4+) ஆகியவற்றின் தாக்கத்திற்கு அளிக்கப்படும் கவனத்தில் இன்னும் ஒரு பெரிய இடைவெளி உள்ளது.
பிரித்தெடுக்கும் செயல்முறையின் போது அம்மோனியம் அசுத்தங்கள் இருப்பதால், நிக்கல் படிகமாக்கலுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் நிக்கல் கரைசலில் அம்மோனியம் அசுத்தங்கள் இருக்க வாய்ப்புள்ளது. அம்மோனியா பொதுவாக ஒரு சபோனிஃபையிங் முகவராகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது நிக்கல் கரைசலில் மிகச் சிறிய அளவிலான NH4+ ஐ விட்டுச்செல்கிறது. 10,11,12 அம்மோனியம் அசுத்தங்கள் பரவலாகக் காணப்பட்டாலும், படிக அமைப்பு, வளர்ச்சி வழிமுறை, வெப்பப் பண்புகள், தூய்மை போன்ற படிகப் பண்புகளின் மீதான அவற்றின் விளைவுகள் இன்னும் முழுமையாகப் புரிந்து கொள்ளப்படவில்லை. அவற்றின் விளைவுகள் குறித்த வரையறுக்கப்பட்ட ஆராய்ச்சி முக்கியமானது, ஏனெனில் அசுத்தங்கள் படிக வளர்ச்சியைத் தடுக்கலாம் அல்லது மாற்றலாம், மேலும் சில சந்தர்ப்பங்களில், நிலையற்ற மற்றும் நிலையான படிக வடிவங்களுக்கு இடையிலான மாற்றத்தைப் பாதிக்கும் தடுப்பான்களாகச் செயல்படலாம். 13,14 எனவே, இந்த விளைவுகளைப் புரிந்துகொள்வது ஒரு தொழில்துறை கண்ணோட்டத்தில் மிகவும் முக்கியமானது, ஏனெனில் அசுத்தங்கள் உற்பத்தியின் தரத்தைக் குறைக்கக்கூடும்.
ஒரு குறிப்பிட்ட கேள்வியின் அடிப்படையில், நிக்கல் படிகங்களின் பண்புகளின் மீது அம்மோனியம் மாசுகளின் விளைவை ஆராய்வதே இந்த ஆய்வின் நோக்கமாக இருந்தது. மாசுகளின் விளைவைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், அவற்றின் எதிர்மறை விளைவுகளைக் கட்டுப்படுத்தவும் குறைக்கவும் புதிய முறைகளை உருவாக்க முடியும். இந்த ஆய்வு, மாசுச் செறிவுக்கும் விதை விகிதத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்கும் இடையிலான தொடர்பையும் ஆராய்ந்தது. உற்பத்திச் செயல்பாட்டில் விதை பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுவதால், இந்த ஆய்வில் விதை அளவுருக்கள் பயன்படுத்தப்பட்டன, மேலும் இந்த இரண்டு காரணிகளுக்கும் இடையிலான உறவைப் புரிந்துகொள்வது அவசியமாகும். 15 இந்த இரண்டு அளவுருக்களின் விளைவுகள், படிக விளைச்சல், படிக வளர்ச்சி வழிமுறை, படிக அமைப்பு, உருவவியல் மற்றும் தூய்மை ஆகியவற்றை ஆய்வு செய்யப் பயன்படுத்தப்பட்டன. கூடுதலாக, NH4+ மாசுகளின் செல்வாக்கின் கீழ் மட்டுமே படிகங்களின் இயக்கவியல் நடத்தை, வெப்பப் பண்புகள் மற்றும் செயல்பாட்டுக் குழுக்கள் மேலும் ஆராயப்பட்டன.
இந்த ஆய்வில் பயன்படுத்தப்பட்ட பொருட்கள்: GEM நிறுவனத்தால் வழங்கப்பட்ட நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் (NiSO₄ 6H₂O, ≥ 99.8%); தியான்ஜின் ஹுவாஷெங் கோ., லிமிடெட் நிறுவனத்திடமிருந்து வாங்கப்பட்ட அம்மோனியம் சல்பேட் ((NH)SO₄, ≥ 99%); மற்றும் காய்ச்சி வடித்த நீர். பயன்படுத்தப்பட்ட விதைப் படிகம் NiSO₄ 6H₂O ஆகும். இது நசுக்கப்பட்டு, 0.154 மிமீ என்ற சீரான துகள் அளவைப் பெறுவதற்காக சலிக்கப்பட்டது. NiSO₄ 6H₂O-வின் பண்புகள் அட்டவணை 1 மற்றும் படம் 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன.
இடைப்பட்ட குளிர்வித்தல் முறையைப் பயன்படுத்தி, நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் படிகமாதலில் NH4+ மாசுகள் மற்றும் தொடக்க விகிதத்தின் விளைவு ஆராயப்பட்டது. அனைத்து சோதனைகளும் 25 °C என்ற ஆரம்ப வெப்பநிலையில் நடத்தப்பட்டன. வடிகட்டலின் போது வெப்பநிலைக் கட்டுப்பாட்டில் உள்ள வரம்புகளைக் கருத்தில் கொண்டு, படிகமாதல் வெப்பநிலையாக 25 °C தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது. குறைந்த வெப்பநிலை புக்னர் புனலைப் பயன்படுத்தி சூடான கரைசல்களை வடிகட்டும் போது ஏற்படும் திடீர் வெப்பநிலை ஏற்ற இறக்கங்களால் படிகமாதல் தூண்டப்படலாம். இந்த செயல்முறை இயக்கவியல், மாசு உறிஞ்சுதல் மற்றும் பல்வேறு படிகப் பண்புகளை கணிசமாகப் பாதிக்கக்கூடும்.
முதலில் 224 கிராம் NiSO4 6H2O-ஐ 200 மில்லி காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் கரைத்து நிக்கல் கரைசல் தயாரிக்கப்பட்டது. தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட செறிவு, 1.109 என்ற மிகைநிறைவு (S) மதிப்பிற்கு ஒத்திருக்கிறது. கரைந்த நிக்கல் சல்பேட் படிகங்களின் கரைதிறனை, 25 °C வெப்பநிலையில் உள்ள நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் கரைதிறனுடன் ஒப்பிடுவதன் மூலம் மிகைநிறைவு தீர்மானிக்கப்பட்டது. வெப்பநிலையை அதன் ஆரம்ப நிலைக்குக் குறைக்கும்போது தன்னிச்சையான படிகமாதலைத் தடுப்பதற்காக, குறைந்த மிகைநிறைவு மதிப்பு தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது.
நிக்கல் கரைசலில் (NH4)2SO4-ஐச் சேர்ப்பதன் மூலம், படிகமாக்கல் செயல்முறையில் NH4+ அயனிச் செறிவின் விளைவு ஆராயப்பட்டது. இந்த ஆய்வில் பயன்படுத்தப்பட்ட NH4+ அயனிச் செறிவுகள் 0, 1.25, 2.5, 3.75, மற்றும் 5 கி/லி ஆகும். சீரான கலவையை உறுதி செய்வதற்காக, கரைசல் 300 rpm வேகத்தில் கலக்கப்பட்டவாறு 60 °C வெப்பநிலையில் 30 நிமிடங்களுக்குச் சூடுபடுத்தப்பட்டது. பின்னர், கரைசல் விரும்பிய வினை வெப்பநிலைக்குக் குளிர்விக்கப்பட்டது. வெப்பநிலை 25 °C-ஐ அடைந்தபோது, ​​வெவ்வேறு அளவிலான விதைப் படிகங்கள் (விதை விகிதங்கள் 0.5%, 1%, 1.5%, மற்றும் 2%) கரைசலில் சேர்க்கப்பட்டன. கரைசலில் உள்ள NiSO4 6H2O-வின் எடையுடன் விதையின் எடையை ஒப்பிடுவதன் மூலம் விதை விகிதம் தீர்மானிக்கப்பட்டது.
கரைசலில் விதை படிகங்களைச் சேர்த்த பிறகு, படிகமாதல் செயல்முறை இயற்கையாகவே நிகழ்ந்தது. படிகமாதல் செயல்முறை 30 நிமிடங்கள் நீடித்தது. கரைசலில் இருந்து திரண்ட படிகங்களை மேலும் பிரிப்பதற்காக, ஒரு வடிகட்டி அழுத்தியைப் பயன்படுத்தி கரைசல் வடிகட்டப்பட்டது. வடிகட்டுதல் செயல்முறையின் போது, ​​மறுபடிகமாதல் சாத்தியத்தைக் குறைக்கவும், கரைசலில் உள்ள அசுத்தங்கள் படிகங்களின் மேற்பரப்பில் ஒட்டுவதைக் குறைக்கவும், படிகங்கள் எத்தனால் கொண்டு தொடர்ந்து கழுவப்பட்டன. படிகங்கள் எத்தனாலில் கரையாதவை என்பதால், அவற்றைக் கழுவுவதற்கு எத்தனால் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது. வடிகட்டப்பட்ட படிகங்கள் 50 °C வெப்பநிலையில் ஒரு ஆய்வக வெப்பக்காப்புக் கருவியில் வைக்கப்பட்டன. இந்த ஆய்வில் பயன்படுத்தப்பட்ட விரிவான சோதனை அளவுருக்கள் அட்டவணை 2-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன.
படிக அமைப்பானது XRD கருவியைப் (SmartLab SE—HyPix-400) பயன்படுத்தித் தீர்மானிக்கப்பட்டது மற்றும் NH4+ சேர்மங்களின் இருப்பு கண்டறியப்பட்டது. படிக உருவவியலைப் பகுப்பாய்வு செய்ய SEM பண்புக்கூறு (Apreo 2 HiVac) செய்யப்பட்டது. படிகங்களின் வெப்பப் பண்புகள் TGA கருவியைப் (TG-209-F1 Libra) பயன்படுத்தித் தீர்மானிக்கப்பட்டன. செயல்பாட்டுக் குழுக்கள் FTIR (JASCO-FT/IR-4X) மூலம் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டன. மாதிரியின் தூய்மையானது ICP-MS கருவியைப் (Prodigy DC Arc) பயன்படுத்தித் தீர்மானிக்கப்பட்டது. 0.5 கிராம் படிகங்களை 100 மில்லி காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் கரைத்து மாதிரி தயாரிக்கப்பட்டது. சூத்திரம் (1) இன் படி, உள்ளீட்டுப் படிகத்தின் நிறையால் வெளியீட்டுப் படிகத்தின் நிறையைப் பிரிப்பதன் மூலம் படிகமாக்கல் விளைச்சல் (x) கணக்கிடப்பட்டது.
இதில் x என்பது 0 முதல் 1 வரை மாறுபடும் படிக விளைச்சல், mout என்பது வெளியீட்டுப் படிகங்களின் எடை (கிராம்), min என்பது உள்ளீட்டுப் படிகங்களின் எடை (கிராம்), msol என்பது கரைசலில் உள்ள படிகங்களின் எடை, மற்றும் mseed என்பது விதைப் படிகங்களின் எடை ஆகும்.
படிக வளர்ச்சி இயக்கவியலைத் தீர்மானிக்கவும், கிளர்வு ஆற்றல் மதிப்பை மதிப்பிடவும் படிகமாக்கல் விளைச்சல் மேலும் ஆராயப்பட்டது. இந்த ஆய்வு 2% விதைப்பு விகிதத்துடனும், முன்பிருந்த அதே சோதனை நடைமுறையுடனும் மேற்கொள்ளப்பட்டது. வெவ்வேறு படிகமாக்கல் நேரங்களிலும் (10, 20, 30, மற்றும் 40 நிமிடங்கள்) மற்றும் ஆரம்ப வெப்பநிலைகளிலும் (25, 30, 35, மற்றும் 40 °C) படிக விளைச்சலை மதிப்பிடுவதன் மூலம் சமவெப்பப் படிகமாக்கல் இயக்கவியல் அளவுருக்கள் தீர்மானிக்கப்பட்டன. ஆரம்ப வெப்பநிலையில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட செறிவுகள் முறையே 1.109, 1.052, 1, மற்றும் 0.953 என்ற மீசெறிவூட்டல் (S) மதிப்புகளுக்கு ஒத்திருந்தன. ஆரம்ப வெப்பநிலையில் கரைந்த நிக்கல் சல்பேட் படிகங்களின் கரைதிறனை, நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் கரைதிறனுடன் ஒப்பிடுவதன் மூலம் மீசெறிவூட்டல் மதிப்பு தீர்மானிக்கப்பட்டது. இந்த ஆய்வில், அசுத்தங்கள் இல்லாத நிலையில், 200 மிலி நீரில் NiSO4 6H2O-வின் கரைதிறன் வெவ்வேறு வெப்பநிலைகளில் படம் 2-இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.
சமவெப்பப் படிகமாக்கல் நடத்தையைப் பகுப்பாய்வு செய்ய ஜான்சன்-மெயில்-அவ்ராமி (JMA கோட்பாடு) பயன்படுத்தப்படுகிறது. கரைசலில் விதைப் படிகங்கள் சேர்க்கப்படும் வரை படிகமாக்கல் செயல்முறை நடைபெறாததால், JMA கோட்பாடு தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டுள்ளது. JMA கோட்பாடு பின்வருமாறு விவரிக்கப்படுகிறது:
இதில் x(t) என்பது t நேரத்தில் ஏற்படும் நிலைமாற்றத்தையும், k என்பது நிலைமாற்ற வீத மாறிலியையும், t என்பது நிலைமாற்ற நேரத்தையும், n என்பது அவ்ராமி குறியீட்டையும் குறிக்கிறது. சூத்திரம் 3, சூத்திரம் (2)-இலிருந்து பெறப்பட்டது. படிகமாக்கலின் கிளர்வு ஆற்றல் அர்ஹீனியஸ் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி தீர்மானிக்கப்படுகிறது:
இதில் kg என்பது வினை வீத மாறிலி, k0 என்பது ஒரு மாறிலி, Eg என்பது படிக வளர்ச்சியின் கிளர்வு ஆற்றல், R என்பது மோலார் வாயு மாறிலி (R=8.314 J/mol K), மற்றும் T என்பது சமவெப்பப் படிகமாக்கல் வெப்பநிலை (K) ஆகும்.
படம் 3a, விதைப்பு விகிதம் மற்றும் கலப்புப் பொருள் செறிவு ஆகியவை நிக்கல் படிகங்களின் விளைச்சலில் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன என்பதைக் காட்டுகிறது. கரைசலில் கலப்புப் பொருள் செறிவு 2.5 கி/லி ஆக அதிகரித்தபோது, ​​படிக விளைச்சல் 7.77% இலிருந்து 6.48% ஆகவும் (விதைப்பு விகிதம் 0.5%), மற்றும் 10.89% இலிருந்து 10.32% ஆகவும் (விதைப்பு விகிதம் 2%) குறைந்தது. கலப்புப் பொருள் செறிவை மேலும் அதிகரித்தபோது, ​​படிக விளைச்சலிலும் அதற்கேற்ற அதிகரிப்பு ஏற்பட்டது. விதைப்பு விகிதம் 2% ஆகவும், கலப்புப் பொருள் செறிவு 5 கி/லி ஆகவும் இருந்தபோது, ​​அதிகபட்ச விளைச்சல் 17.98% ஐ எட்டியது. கலப்புப் பொருள் செறிவு அதிகரிப்பதால் படிக விளைச்சல் முறையில் ஏற்படும் மாற்றங்கள், படிக வளர்ச்சி வழிமுறையில் ஏற்படும் மாற்றங்களுடன் தொடர்புடையதாக இருக்கலாம். கலப்புப் பொருள் செறிவு குறைவாக இருக்கும்போது, ​​Ni2+ மற்றும் NH4+ அயனிகள் SO42− உடன் பிணைவதற்குப் போட்டியிடுகின்றன, இது கரைசலில் நிக்கலின் கரைதிறன் அதிகரிப்பதற்கும் படிக விளைச்சல் குறைவதற்கும் வழிவகுக்கிறது. 14 அசுத்தச் செறிவு அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​போட்டிச் செயல்முறை இன்னும் நிகழ்கிறது, ஆனால் சில NH4+ அயனிகள் நிக்கல் மற்றும் சல்பேட் அயனிகளுடன் ஒருங்கிணைந்து நிக்கல் அம்மோனியம் சல்பேட்டின் இரட்டை உப்பை உருவாக்குகின்றன. 16 இரட்டை உப்பு உருவாவது கரைபொருளின் கரைதிறனைக் குறைக்கிறது, அதன் மூலம் படிக விளைச்சலை அதிகரிக்கிறது. விதைப்பு விகிதத்தை அதிகரிப்பது படிக விளைச்சலைத் தொடர்ந்து மேம்படுத்தும். கரைபொருள் அயனிகள் ஒழுங்கமைத்து படிகங்களை உருவாக்க ஒரு ஆரம்ப மேற்பரப்புப் பரப்பை வழங்குவதன் மூலம், விதைகள் கருவாக்கச் செயல்முறையையும் தன்னிச்சையான படிக வளர்ச்சியையும் தொடங்க முடியும். விதைப்பு விகிதம் அதிகரிக்கும்போது, ​​அயனிகள் ஒழுங்கமைவதற்கான ஆரம்ப மேற்பரப்புப் பரப்பு அதிகரிக்கிறது, எனவே அதிக படிகங்களை உருவாக்க முடியும். எனவே, விதைப்பு விகிதத்தை அதிகரிப்பது படிக வளர்ச்சி விகிதம் மற்றும் படிக விளைச்சல் ஆகியவற்றில் நேரடி விளைவைக் கொண்டுள்ளது. 17
NiSO4 6H2O-வின் அளவுருக்கள்: (அ) படிக விளைச்சல் மற்றும் (ஆ) நுண்ணுயிர் ஏற்றத்திற்கு முன்னும் பின்னும் உள்ள நிக்கல் கரைசலின் pH.
படம் 3b, விதை சேர்க்கப்படுவதற்கு முன்னும் பின்னும் நிக்கல் கரைசலின் pH மதிப்பில், விதை விகிதமும் கலப்புப் பொருள் செறிவும் எவ்வாறு தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன என்பதைக் காட்டுகிறது. கரைசலின் pH மதிப்பைக் கண்காணிப்பதன் நோக்கம், கரைசலில் உள்ள வேதியியல் சமநிலையில் ஏற்படும் மாற்றங்களைப் புரிந்துகொள்வதே ஆகும். விதை படிகங்களைச் சேர்ப்பதற்கு முன்பு, H+ புரோட்டான்களை வெளியிடும் NH4+ அயனிகள் இருப்பதால், கரைசலின் pH மதிப்பு குறைய முனைகிறது. கலப்புப் பொருள் செறிவை அதிகரிப்பதால், அதிக H+ புரோட்டான்கள் வெளியிடப்படுகின்றன, இதனால் கரைசலின் pH மதிப்பு குறைகிறது. விதை படிகங்களைச் சேர்த்த பிறகு, அனைத்து கரைசல்களின் pH மதிப்பும் அதிகரிக்கிறது. pH மதிப்பின் போக்கு, படிக விளைச்சல் போக்கோடு நேர்மறையாகத் தொடர்புடையது. 2.5 கி/லி கலப்புப் பொருள் செறிவிலும் 0.5% விதை விகிதத்திலும் மிகக் குறைந்த pH மதிப்பு பெறப்பட்டது. கலப்புப் பொருள் செறிவு 5 கி/லி ஆக அதிகரிக்கும்போது, ​​கரைசலின் pH மதிப்பும் அதிகரிக்கிறது. இந்த நிகழ்வு மிகவும் புரிந்துகொள்ளக்கூடியதே, ஏனெனில் கரைசலில் உள்ள NH4+ அயனிகளின் இருப்பு, படிகங்களால் உறிஞ்சப்படுவதாலோ, உள்ளடக்கப்படுவதாலோ, அல்லது NH4+ அயனிகள் உறிஞ்சப்பட்டு உள்ளடக்கப்படுவதாலோ குறைகிறது.
படிக வளர்ச்சியின் இயக்கவியல் நடத்தையைத் தீர்மானிக்கவும், படிக வளர்ச்சியின் கிளர்வு ஆற்றலைக் கணக்கிடவும் படிக விளைச்சல் சோதனைகளும் பகுப்பாய்வும் மேலும் நடத்தப்பட்டன. சமவெப்பப் படிகமாக்கல் இயக்கவியலின் அளவுருக்கள் முறைகள் பிரிவில் விளக்கப்பட்டுள்ளன. படம் 4, நிக்கல் சல்பேட் படிக வளர்ச்சியின் இயக்கவியல் நடத்தையைக் காட்டும் ஜான்சன்-மெல்-அவ்ராமி (JMA) வரைபடத்தைக் காட்டுகிறது. இந்த வரைபடம், ln[− ln(1− x(t))] மதிப்பை ln t மதிப்புக்கு எதிராக வரைவதன் மூலம் உருவாக்கப்பட்டது (சமன்பாடு 3). வரைபடத்திலிருந்து பெறப்பட்ட சாய்வு மதிப்புகள், வளரும் படிகத்தின் பரிமாணங்களையும் வளர்ச்சி வழிமுறையையும் குறிக்கும் JMA குறியீட்டு (n) மதிப்புகளுக்கு ஒத்திருக்கின்றன. அதே சமயம், துண்டிப்பு மதிப்பு வளர்ச்சி விகிதத்தைக் குறிக்கிறது, இது ln k என்ற மாறிலியால் குறிப்பிடப்படுகிறது. JMA குறியீட்டு (n) மதிப்புகள் 0.35 முதல் 0.75 வரை உள்ளன. இந்த n மதிப்பு, படிகங்கள் ஒரு பரிமாண வளர்ச்சியைக் கொண்டுள்ளன மற்றும் பரவல்-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வளர்ச்சி வழிமுறையைப் பின்பற்றுகின்றன என்பதைக் குறிக்கிறது; 0 < n < 1 என்பது ஒரு பரிமாண வளர்ச்சியைக் குறிக்கிறது, அதே சமயம் n < 1 என்பது பரவல்-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வளர்ச்சி வழிமுறையைக் குறிக்கிறது. 18 மாறிலி k-இன் வளர்ச்சி விகிதம் வெப்பநிலை அதிகரிப்புடன் குறைகிறது, இது குறைந்த வெப்பநிலைகளில் படிகமாக்கல் செயல்முறை வேகமாக நிகழ்கிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. இது குறைந்த வெப்பநிலைகளில் கரைசலின் மீசெறிவூட்டல் அதிகரிப்புடன் தொடர்புடையது.
வெவ்வேறு படிகமாக்கல் வெப்பநிலைகளில் நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் ஜான்சன்-மெல்-அவ்ராமி (JMA) வரைபடங்கள்: (அ) 25 °C, (ஆ) 30 °C, (இ) 35 °C மற்றும் (ஈ) 40 °C.
கலப்புப் பொருட்களைச் சேர்ப்பது அனைத்து வெப்பநிலைகளிலும் ஒரே மாதிரியான வளர்ச்சி விகிதப் போக்கைக் காட்டியது. கலப்புப் பொருளின் செறிவு 2.5 கி/லி ஆக இருந்தபோது, ​​படிக வளர்ச்சி விகிதம் குறைந்தது, மேலும் கலப்புப் பொருளின் செறிவு 2.5 கி/லி-ஐ விட அதிகமாக இருந்தபோது, ​​படிக வளர்ச்சி விகிதம் அதிகரித்தது. முன்னரே குறிப்பிட்டபடி, படிக வளர்ச்சி விகிதப் போக்கில் ஏற்படும் மாற்றம், கரைசலில் உள்ள அயனிகளுக்கு இடையேயான இடைவினையின் பொறிமுறையில் ஏற்படும் மாற்றத்தால் ஏற்படுகிறது. கலப்புப் பொருளின் செறிவு குறைவாக இருக்கும்போது, ​​கரைசலில் உள்ள அயனிகளுக்கு இடையேயான போட்டிச் செயல்முறை கரைபொருளின் கரைதிறனை அதிகரிக்கிறது, அதன் மூலம் படிக வளர்ச்சி விகிதத்தைக் குறைக்கிறது. 14 மேலும், அதிக செறிவுகளில் கலப்புப் பொருட்களைச் சேர்ப்பது வளர்ச்சிச் செயல்முறையை குறிப்பிடத்தக்க அளவில் மாற்றுகிறது. கலப்புப் பொருளின் செறிவு 3.75 கி/லி-ஐத் தாண்டும்போது, ​​கூடுதல் புதிய படிகக் கருக்கள் உருவாகின்றன, இது கரைபொருளின் கரைதிறனைக் குறைத்து, அதன் மூலம் படிக வளர்ச்சி விகிதத்தை அதிகரிக்கிறது. புதிய படிகக் கருக்களின் உருவாக்கத்தை இரட்டை உப்பு (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O உருவாவதன் மூலம் நிரூபிக்கலாம். 16. படிக வளர்ச்சி வழிமுறையைப் பற்றி விவாதிக்கும்போது, ​​எக்ஸ்-கதிர் விளிம்பு விளைவு முடிவுகள் இரட்டை உப்பு உருவாவதை உறுதிப்படுத்துகின்றன.
படிகமாக்கலின் கிளர்வு ஆற்றலைத் தீர்மானிக்க, JMA வரைபடச் செயல்பாடு மேலும் மதிப்பீடு செய்யப்பட்டது. அர்ஹீனியஸ் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி (சமன்பாடு (4)-இல் காட்டப்பட்டுள்ளது) கிளர்வு ஆற்றல் கணக்கிடப்பட்டது. படம் 5a, ln(kg) மதிப்புக்கும் 1/T மதிப்புக்கும் இடையிலான தொடர்பைக் காட்டுகிறது. பின்னர், வரைபடத்திலிருந்து பெறப்பட்ட சாய்வு மதிப்பைப் பயன்படுத்தி கிளர்வு ஆற்றல் கணக்கிடப்பட்டது. படம் 5b, வெவ்வேறு மாசுச் செறிவுகளின் கீழ் படிகமாக்கலின் கிளர்வு ஆற்றல் மதிப்புகளைக் காட்டுகிறது. மாசுச் செறிவில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் கிளர்வு ஆற்றலைப் பாதிக்கின்றன என்பதை முடிவுகள் காட்டுகின்றன. மாசுகள் இல்லாத நிக்கல் சல்பேட் படிகங்களின் படிகமாக்கலின் கிளர்வு ஆற்றல் 215.79 kJ/mol ஆகும். மாசுச் செறிவு 2.5 g/L-ஐ அடையும்போது, ​​கிளர்வு ஆற்றல் 3.99% அதிகரித்து 224.42 kJ/mol ஆகிறது. கிளர்வு ஆற்றலில் ஏற்படும் இந்த அதிகரிப்பு, படிகமாக்கல் செயல்முறையின் ஆற்றல் தடை அதிகரிக்கிறது என்பதைக் குறிக்கிறது, இது படிக வளர்ச்சி விகிதம் மற்றும் படிக விளைச்சலில் குறைவுக்கு வழிவகுக்கும். மாசின் செறிவு 2.5 கி/லி-க்கு மேல் இருக்கும்போது, ​​படிகமாக்கலின் கிளர்வு ஆற்றல் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் குறைகிறது. 5 கி/லி மாசுச் செறிவில், கிளர்வு ஆற்றல் 205.85 கிஜூ/மோல் ஆகும், இது 2.5 கி/லி மாசுச் செறிவில் உள்ள கிளர்வு ஆற்றலை விட 8.27% குறைவாகும். கிளர்வு ஆற்றலில் ஏற்படும் இந்தக் குறைவு, படிகமாக்கல் செயல்முறை எளிதாக்கப்படுவதைக் குறிக்கிறது, இது படிக வளர்ச்சி விகிதம் மற்றும் படிக விளைச்சல் அதிகரிப்பதற்கு வழிவகுக்கிறது.
(அ) ​​ln(kg) மற்றும் 1/T ஆகியவற்றின் வரைபடத்தைப் பொருத்துதல் மற்றும் (ஆ) வெவ்வேறு மாசுச் செறிவுகளில் படிகமாக்கலின் கிளர்வு ஆற்றல் Eg.
படிக வளர்ச்சி வழிமுறை XRD மற்றும் FTIR நிறமாலையியல் மூலம் ஆராயப்பட்டது, மேலும் படிக வளர்ச்சி இயக்கவியல் மற்றும் கிளர்வு ஆற்றல் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டன. படம் 6 XRD முடிவுகளைக் காட்டுகிறது. இந்தத் தரவுகள் PDF #08–0470 உடன் ஒத்துப்போகின்றன, இது α-NiSO4 6H2O (சிவப்பு சிலிக்கா) என்பதைக் குறிக்கிறது. இந்தப் படிகம் டெட்ராகோனல் அமைப்பைச் சேர்ந்தது, அதன் விண் குழு P41212 ஆகும், அலகு செல் அளவுருக்கள் a = b = 6.782 Å, c = 18.28 Å, α = β = γ = 90°, மற்றும் கன அளவு 840.8 Å3 ஆகும். இந்த முடிவுகள் மனோமெனோவா மற்றும் குழுவினரால் முன்னர் வெளியிடப்பட்ட முடிவுகளுடன் ஒத்துப்போகின்றன. NH4+ அயனிகளின் அறிமுகமும் (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O உருவாவதற்கு வழிவகுக்கிறது. இந்தத் தரவுகள் PDF எண் 31–0062-ஐச் சேர்ந்தவை. இந்தப் படிகம் மோனோகிளினிக் அமைப்பு, P21/a என்ற விண்வெளிக் குழுவைச் சேர்ந்தது. இதன் 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 ų ஆகும். இந்த முடிவுகள், Su et al.²⁰ ஆல் முன்னர் வெளியிடப்பட்ட ஆய்வின் முடிவுகளுடன் ஒத்துப்போகின்றன.
நிக்கல் சல்பேட் படிகங்களின் எக்ஸ்-கதிர் விளிம்புச்சிதறல் வடிவங்கள்: (அ–ஆ) 0.5%, (இ–ஈ) 1%, (உ–ஊ) 1.5%, மற்றும் (எ–ஏ) 2% விதை விகிதம். வலதுபுறப் படம், இடதுபுறப் படத்தின் பெரிதாக்கப்பட்ட தோற்றமாகும்.
படம் 6b, d, f மற்றும் h-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, கூடுதல் உப்பு உருவாகாமல் கரைசலில் அம்மோனியம் செறிவின் மிக உயர்ந்த வரம்பு 2.5 g/L ஆகும். மாசு செறிவு 3.75 மற்றும் 5 g/L ஆக இருக்கும்போது, ​​NH4+ அயனிகள் படிக அமைப்பில் இணைக்கப்பட்டு (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O என்ற சிக்கலான உப்பை உருவாக்குகின்றன. தரவுகளின்படி, மாசு செறிவு 3.75-இலிருந்து 5 g/L ஆக அதிகரிக்கும்போது, ​​குறிப்பாக 2θ 16.47° மற்றும் 17.44°-இல், சிக்கலான உப்பின் உச்ச தீவிரம் அதிகரிக்கிறது. சிக்கலான உப்பின் உச்சத்தில் ஏற்படும் இந்த அதிகரிப்பு, வேதியியல் சமநிலைக் கொள்கையின் காரணமாக மட்டுமே ஏற்படுகிறது. இருப்பினும், 2θ 16.47°-இல் சில அசாதாரண உச்சங்கள் காணப்படுகின்றன, இது படிகத்தின் மீள் உருக்குலைவின் காரணமாக இருக்கலாம். 21 பண்புக்கூறு முடிவுகள், அதிக விதைப்பு விகிதம் சிக்கலான உப்பின் உச்ச தீவிரத்தில் குறைவை ஏற்படுத்துகிறது என்பதையும் காட்டுகின்றன. அதிகமான விதை விகிதம் படிகமாக்கல் செயல்முறையைத் துரிதப்படுத்துகிறது, இது கரைபொருளின் அளவில் குறிப்பிடத்தக்க குறைவுக்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த நிலையில், படிக வளர்ச்சி செயல்முறை விதையில் குவிக்கப்படுகிறது, மேலும் கரைசலின் குறைக்கப்பட்ட மீசெறிவூட்டலால் புதிய கட்டங்களின் உருவாக்கம் தடைபடுகிறது. இதற்கு மாறாக, விதை விகிதம் குறைவாக இருக்கும்போது, ​​படிகமாக்கல் செயல்முறை மெதுவாக இருக்கும், மேலும் கரைசலின் மீசெறிவூட்டல் ஒப்பீட்டளவில் உயர் மட்டத்தில் நிலைத்திருக்கும். இந்த நிலை, குறைந்த கரைதிறன் கொண்ட இரட்டை உப்பான (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O-வின் கருவாக்க நிகழ்தகவை அதிகரிக்கிறது. இரட்டை உப்புக்கான உச்ச தீவிரத் தரவுகள் அட்டவணை 3-இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன.
NH4+ அயனிகளின் இருப்பு காரணமாக மூலக்கூறு அமைப்பில் ஏற்படும் ஏதேனும் ஒழுங்கின்மை அல்லது கட்டமைப்பு மாற்றங்களை ஆராய்வதற்காக FTIR பண்புக்கூறு ஆய்வு மேற்கொள்ளப்பட்டது. 2% என்ற நிலையான விதைப்பு விகிதத்தைக் கொண்ட மாதிரிகள் பண்புக்கூறு ஆய்வு செய்யப்பட்டன. படம் 7, FTIR பண்புக்கூறு ஆய்வு முடிவுகளைக் காட்டுகிறது. 3444, 3257 மற்றும் 1647 cm−1 இல் காணப்படும் அகன்ற சிகரங்கள், மூலக்கூறுகளின் O–H நீட்சி முறைகளால் ஏற்படுகின்றன. 2370 மற்றும் 2078 cm−1 இல் உள்ள சிகரங்கள், நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான மூலக்கூறிடை ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளைக் குறிக்கின்றன. 412 cm−1 இல் உள்ள பட்டை, Ni–O நீட்சி அதிர்வுகளுக்குக் காரணமாகக் கூறப்படுகிறது. மேலும், தனித்த SO4− அயனிகள் 450 (υ2), 630 (υ4), 986 (υ1) மற்றும் 1143 மற்றும் 1100 cm−1 (υ3) ஆகிய நான்கு முக்கிய அதிர்வு முறைகளை வெளிப்படுத்துகின்றன. υ1-υ4 குறியீடுகள் அதிர்வு முறைகளின் பண்புகளைக் குறிக்கின்றன, இதில் υ1 என்பது சமனற்ற முறையை (சமச்சீர் நீட்சி), υ2 என்பது இரட்டை சமன முறையை (சமச்சீர் வளைவு), மற்றும் υ3 மற்றும் υ4 ஆகியவை மும்மடங்கு சமன முறைகளை (முறையே சமச்சீரற்ற நீட்சி மற்றும் சமச்சீரற்ற வளைவு) குறிக்கின்றன. 22,23,24 பண்புக்கூறு முடிவுகள், அம்மோனியம் அசுத்தங்களின் இருப்பு 1143 cm-1 அலைவெண்ணில் ஒரு கூடுதல் சிகரத்தை அளிக்கிறது என்பதைக் காட்டுகின்றன (படத்தில் சிவப்பு வட்டத்தால் குறிக்கப்பட்டுள்ளது). 1143 cm-1 இல் உள்ள கூடுதல் சிகரம், செறிவைப் பொருட்படுத்தாமல், NH4+ அயனிகளின் இருப்பு படிக அமைப்பில் ஒரு சிதைவை ஏற்படுத்துகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது, இது படிகத்திற்குள் உள்ள சல்பேட் அயனி மூலக்கூறுகளின் அதிர்வு அதிர்வெண்ணில் ஒரு மாற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது.
படிக வளர்ச்சியின் இயக்கவியல் நடத்தை மற்றும் கிளர்வு ஆற்றல் தொடர்பான XRD மற்றும் FTIR முடிவுகளின் அடிப்படையில், NH4+ அசுத்தங்கள் சேர்க்கப்பட்ட நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் படிகமாக்கல் செயல்முறையின் திட்ட வரைபடத்தை படம் 8 காட்டுகிறது. அசுத்தங்கள் இல்லாத நிலையில், Ni2+ அயனிகள் H2O உடன் வினைபுரிந்து நிக்கல் ஹைட்ரேட் [Ni(6H2O)]2− ஐ உருவாக்கும். பின்னர், அந்த நிக்கல் ஹைட்ரேட் தன்னிச்சையாக SO42− அயனிகளுடன் இணைந்து Ni(SO4)2 6H2O உட்கருக்களை உருவாக்கி, நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் படிகங்களாக வளர்கிறது. கரைசலில் குறைந்த செறிவுள்ள அம்மோனியம் அசுத்தங்கள் (2.5 கி/லி அல்லது அதற்கும் குறைவாக) சேர்க்கப்படும்போது, ​​[Ni(6H2O)]2− அயனியுடன் SO42− அயனிகள் முழுமையாக இணைவது கடினமாகிறது. ஏனெனில், இரண்டு அயனிகளுடனும் வினைபுரிய போதுமான சல்பேட் அயனிகள் இருந்தாலும், [Ni(6H2O)]2− மற்றும் NH4+ அயனிகள் SO42− அயனிகளுடன் இணைவதற்குப் போட்டியிடுகின்றன. இந்த நிலை, படிகமாக்கலின் கிளர்வு ஆற்றலை அதிகரித்து, படிக வளர்ச்சியை மெதுவாக்குகிறது. 14,25 நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் உட்கருக்கள் உருவாகி படிகங்களாக வளர்ந்த பிறகு, பல NH4+ மற்றும் (NH4)2SO4 அயனிகள் படிகத்தின் மேற்பரப்பில் உறிஞ்சப்படுகின்றன. NSH-8 மற்றும் NSH-12 மாதிரிகளில் உள்ள SO4− அயனியின் செயல்பாட்டுக் குழு (அலைஎண் 1143 செ.மீ−1) கலப்புச் செயல்முறை இல்லாமலேயே ஏன் அப்படியே உருவாகிறது என்பதை இது விளக்குகிறது. மாசு செறிவு அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​NH4+ அயனிகள் படிக அமைப்பில் இணைக்கப்பட்டு, இரட்டை உப்புகளை உருவாக்குகின்றன. 16 கரைசலில் SO42− அயனிகள் இல்லாததால் இந்த நிகழ்வு ஏற்படுகிறது, மேலும் SO42− அயனிகள் அம்மோனியம் அயனிகளை விட நிக்கல் ஹைட்ரேட்டுகளுடன் வேகமாகப் பிணைக்கப்படுகின்றன. இந்த வழிமுறை இரட்டை உப்புகளின் கருவாக்கத்தையும் வளர்ச்சியையும் ஊக்குவிக்கிறது. கலப்புலோகச் செயல்பாட்டின் போது, ​​Ni(SO4)2 6H2O மற்றும் (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O கருக்கள் ஒரே நேரத்தில் உருவாகின்றன, இது பெறப்பட்ட கருக்களின் எண்ணிக்கையில் அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது. கருக்களின் எண்ணிக்கையில் ஏற்படும் அதிகரிப்பு, படிக வளர்ச்சியின் வேகத்தையும் கிளர்வு ஆற்றலில் குறைவையும் ஊக்குவிக்கிறது.
நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டை நீரில் கரைத்து, சிறிதளவு மற்றும் அதிக அளவில் அம்மோனியம் சல்பேட்டைச் சேர்த்து, பின்னர் படிகமாக்கும் செயல்முறையை மேற்கொள்வதன் வேதி வினையை பின்வருமாறு வெளிப்படுத்தலாம்:
SEM பண்புக்கூறு முடிவுகள் படம் 9-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. சேர்க்கப்பட்ட அம்மோனியம் உப்பின் அளவும், விதைப்பு விகிதமும் படிகத்தின் வடிவத்தைக் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் பாதிக்கவில்லை என்பதை இந்தப் பண்புக்கூறு முடிவுகள் சுட்டிக்காட்டுகின்றன. சில இடங்களில் பெரிய படிகங்கள் தோன்றினாலும், உருவான படிகங்களின் அளவு ஒப்பீட்டளவில் நிலையானதாகவே உள்ளது. இருப்பினும், உருவான படிகங்களின் சராசரி அளவில் அம்மோனியம் உப்புச் செறிவு மற்றும் விதைப்பு விகிதத்தின் விளைவைத் தீர்மானிக்க, மேலும் பண்புக்கூறு ஆய்வு தேவைப்படுகிறது.
NiSO4 6H2O-வின் படிக உருவவியல்: (a–e) 0.5%, (f–j) 1%, (h–o) 1.5% மற்றும் (p–u) 2% விதை விகிதங்கள், மேலிருந்து கீழாக NH4+ செறிவின் மாற்றத்தைக் காட்டுகின்றன, அவை முறையே 0, 1.25, 2.5, 3.75 மற்றும் 5 g/L ஆகும்.
படம் 10a, வெவ்வேறு மாசுச் செறிவுகளைக் கொண்ட படிகங்களின் TGA வளைவுகளைக் காட்டுகிறது. 2% விதைப்பு விகிதத்தைக் கொண்ட மாதிரிகளில் TGA பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது. உருவான சேர்மங்களைக் கண்டறிய, NSH-20 மாதிரியில் XRD பகுப்பாய்வும் செய்யப்பட்டது. படம் 10b-இல் காட்டப்பட்டுள்ள XRD முடிவுகள், படிக அமைப்பில் ஏற்பட்ட மாற்றங்களை உறுதிப்படுத்துகின்றன. வெப்ப எடையளவியல் அளவீடுகள், தொகுக்கப்பட்ட அனைத்துப் படிகங்களும் 80°C வரை வெப்ப நிலைத்தன்மையைக் கொண்டிருப்பதைக் காட்டுகின்றன. அதைத் தொடர்ந்து, வெப்பநிலை 200°C-ஆக உயர்ந்தபோது, ​​படிகத்தின் எடை 35% குறைந்தது. படிகங்களின் எடை இழப்பானது, சிதைவுச் செயல்முறையின் காரணமாக ஏற்படுகிறது; இதில் 5 நீர் மூலக்கூறுகள் இழக்கப்பட்டு NiSO4 H2O உருவாகிறது. வெப்பநிலை 300–400°C-ஆக உயர்ந்தபோது, ​​படிகங்களின் எடை மீண்டும் குறைந்தது. படிகங்களின் எடை இழப்பு சுமார் 6.5% ஆக இருந்தது, அதேசமயம் NSH-20 படிக மாதிரியின் எடை இழப்பு சற்றே அதிகமாக, சரியாக 6.65% ஆக இருந்தது. NSH-20 மாதிரியில் NH4+ அயனிகள் NH3 வாயுவாகச் சிதைந்ததால், ஒடுக்கும் திறன் சற்றே அதிகரித்தது. வெப்பநிலை 300 முதல் 400°C வரை அதிகரித்தபோது, ​​படிகங்களின் எடை குறைந்து, அனைத்துப் படிகங்களும் NiSO4 அமைப்பைக் கொண்டிருந்தன. வெப்பநிலையை 700°C முதல் 800°C வரை அதிகரித்தபோது, ​​படிக அமைப்பு NiO ஆக மாறி, SO2 மற்றும் O2 வாயுக்களை வெளியிட்டது.25,26
நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் படிகங்களின் தூய்மையானது, DC-Arc ICP-MS கருவியைப் பயன்படுத்தி NH4+ செறிவை மதிப்பிடுவதன் மூலம் தீர்மானிக்கப்பட்டது. நிக்கல் சல்பேட் படிகங்களின் தூய்மையானது சூத்திரம் (5) ஐப் பயன்படுத்தி தீர்மானிக்கப்பட்டது.
இதில் Ma என்பது படிகத்தில் உள்ள மாசுகளின் நிறை (mg), Mo என்பது படிகத்தின் நிறை (mg), Ca என்பது கரைசலில் உள்ள மாசுகளின் செறிவு (mg/l), V என்பது கரைசலின் கன அளவு (l).
படம் 11 நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் படிகங்களின் தூய்மையைக் காட்டுகிறது. தூய்மை மதிப்பு என்பது 3 பண்புகளின் சராசரி மதிப்பாகும். விதைப்பு விகிதம் மற்றும் அசுத்தச் செறிவு ஆகியவை உருவாகும் நிக்கல் சல்பேட் படிகங்களின் தூய்மையை நேரடியாகப் பாதிக்கின்றன என்பதை முடிவுகள் காட்டுகின்றன. அசுத்தச் செறிவு அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​அசுத்தங்களின் உறிஞ்சுதலும் அதிகமாகிறது, இதன் விளைவாக உருவாகும் படிகங்களின் தூய்மை குறைகிறது. இருப்பினும், அசுத்தங்களின் உறிஞ்சுதலின் முறை அசுத்தச் செறிவைப் பொறுத்து மாறக்கூடும், மேலும் படிகங்களால் அசுத்தங்களின் ஒட்டுமொத்த உறிஞ்சுதலில் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றம் இல்லை என்பதை முடிவு வரைபடம் காட்டுகிறது. கூடுதலாக, அதிக விதைப்பு விகிதம் படிகங்களின் தூய்மையை மேம்படுத்த முடியும் என்பதையும் இந்த முடிவுகள் காட்டுகின்றன. இந்த நிகழ்வு சாத்தியமாகிறது, ஏனெனில் உருவாகும் படிகக் கருக்களில் பெரும்பாலானவை நிக்கல் கருக்களில் குவிக்கப்படும்போது, ​​நிக்கல் அயனிகள் நிக்கலில் குவிவதற்கான நிகழ்தகவு அதிகமாகிறது. 27
அம்மோனியம் அயனிகள் (NH4+) நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் படிகங்களின் படிகமாக்கல் செயல்முறை மற்றும் படிகப் பண்புகளை கணிசமாகப் பாதிக்கின்றன என்பதையும், படிகமாக்கல் செயல்முறையில் விதை விகிதத்தின் செல்வாக்கையும் இந்த ஆய்வு வெளிப்படுத்தியது.
2.5 கிராம்/லிட்டருக்கு மேற்பட்ட அம்மோனியம் செறிவுகளில், படிக விளைச்சலும் படிக வளர்ச்சி விகிதமும் குறைகின்றன. 2.5 கிராம்/லிட்டருக்கு மேற்பட்ட அம்மோனியம் செறிவுகளில், படிக விளைச்சலும் படிக வளர்ச்சி விகிதமும் அதிகரிக்கின்றன.
நிக்கல் கரைசலில் மாசுகளைச் சேர்ப்பது, SO42− அயனிக்காக NH4+ மற்றும் [Ni(6H2O)]2− அயனிகளுக்கு இடையேயான போட்டியை அதிகரிக்கிறது, இது கிளர்வு ஆற்றலின் அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது. அதிக செறிவுகளில் மாசுகளைச் சேர்த்த பிறகு கிளர்வு ஆற்றலில் ஏற்படும் குறைவானது, NH4+ அயனிகள் படிக அமைப்பிற்குள் நுழைந்து, அதன் மூலம் (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O என்ற இரட்டை உப்பை உருவாக்குவதால் ஏற்படுகிறது.
அதிகமான விதைப்பு விகிதத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டின் படிக விளைச்சல், படிக வளர்ச்சி விகிதம் மற்றும் படிகத் தூய்மை ஆகியவற்றை மேம்படுத்த முடியும்.
டெமிரெல், எச்.எஸ், மற்றும் பலர். லேட்டரைட் பதப்படுத்தும் போது பேட்டரி தர நிக்கல் சல்பேட் ஹைட்ரேட்டின் எதிர் கரைப்பான் படிகமாதல். செப். பியூரிஃபிகேஷன் டெக்னாலஜி, 286, 120473. https://doi.org/10.1016/J.SEPPUR.2022.120473 (2022).
சகுந்தலா, பி. மற்றும் யசோட்டா, பி. உயர் வெப்பநிலைகளில் நிக்கல் சல்பேட் படிகங்களின் ஒளியியல் பயன்பாடுகள்: கலப்புப் பொருட்களாகச் சேர்க்கப்பட்ட அமினோ அமிலங்களுடன் கூடிய பண்புக்கூறு ஆய்வுகள். மெட்டீரியல்ஸ் டுடே ப்ரோசீடிங்ஸ். 9, 669–673. https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2018.10.391 (2019).
பாபாஅஹ்மதி, வி., மற்றும் பலர். குறைக்கப்பட்ட கிராஃபீன் ஆக்சைடில் பாலியோல்-மத்தியஸ்த அச்சிடுதல் மூலம் ஜவுளி மேற்பரப்புகளில் நிக்கல் வடிவங்களின் மின்படிவு. கூழ்ம மேற்பரப்புகளின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பொறியியல் இதழ் 703, 135203. https://doi.org/10.1016/J.COLSURFA.2024.135203 (2024).
ஃபிரேசர், ஜே., ஆண்டர்சன், ஜே., லாசுயன், ஜே., மற்றும் பலர். “மின்சார வாகன மின்கலன்களுக்கான நிக்கலின் எதிர்காலத் தேவையும் விநியோகப் பாதுகாப்பும்.” ஐரோப்பிய ஒன்றியத்தின் வெளியீடுகள் அலுவலகம்; (2021). https://doi.org/10.2760/212807
ஹான், பி., போக்மேன், ஓ., வில்சன், பிபி, லண்ட்ஸ்ட்ரோம், எம். மற்றும் லூஹி-குல்டானென், எம். குளிரூட்டலுடன் தொகுதி படிகமாக்கல் மூலம் நிக்கல் சல்பேட்டை சுத்திகரித்தல். கெமிக்கல் இன்ஜினியரிங் டெக்னாலஜி 42(7), 1475–1480. https://doi.org/10.1002/CEAT.201800695 (2019).
மா, ஒய். மற்றும் பலர். லித்தியம்-அயன் பேட்டரி பொருட்களுக்கான உலோக உப்புகளை உற்பத்தி செய்வதில் வீழ்படிவு மற்றும் படிகமாக்கல் முறைகளின் பயன்பாடு: ஒரு ஆய்வு. மெட்டல்ஸ். 10(12), 1-16. https://doi.org/10.3390/MET10121609 (2020).
மசலோவ், வி.எம்., மற்றும் பலர். நிலையான 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).
சௌதுரி, ஆர்.ஆர். மற்றும் பலர். α-நிக்கல் சல்பேட் ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் படிகங்கள்: வளர்ச்சி நிலைமைகள், படிக அமைப்பு மற்றும் பண்புகளுக்கு இடையேயான தொடர்பு. ஜே.ஏ.பி.சி.ஆர். 52, 1371–1377. https://doi.org/10.1107/S1600576719013797FILE (2019).
ஹான், பி., போக்மேன், ஓ., வில்சன், பிபி, லண்ட்ஸ்ட்ரோம், எம். மற்றும் லூஹி-குல்டானென், எம். தொகுதி-குளிரூட்டப்பட்ட படிகமாக்கல் மூலம் நிக்கல் சல்பேட்டை சுத்திகரித்தல். கெமிக்கல் இன்ஜினியரிங் டெக்னாலஜி 42(7), 1475–1480. https://doi.org/10.1002/ceat.201800695 (2019).