Murakoze gusura nature.com. Verisiyo ya mushakisha ukoresha ifite ubufasha buke bwa CSS. Kugira ngo ubone uburambe bwiza, turakugira inama yo gukoresha verisiyo igezweho ya mushakisha (cyangwa uzimye uburyo bwo guhuza na interineti muri Internet Explorer). Byongeye kandi, kugira ngo ukomeze gushyigikira, uru rubuga ntiruzaba rurimo imiterere cyangwa JavaScript.
Ubu bushakashatsi bukora ubushakashatsi ku ngaruka z'imyanda ya NH4+ n'igipimo cy'imbuto ku buryo bwo gukura no gukora kwa hexahydrate ya nickel sulfate mu gihe cyo gukonjesha crystallization idakomeza, kandi bugasuzuma ingaruka z'imyanda ya NH4+ ku buryo bwo gukura, imiterere y'ubushyuhe, n'amatsinda y'imikorere ya hexahydrate ya nickel sulfate. Iyo ivumbi riri hasi, iyoni za Ni2+ na NH4+ zihangana na SO42− mu gufatana, bigatuma umusaruro wa kristu ugabanuka n'umuvuduko wo gukura no kwiyongera kw'ingufu zo gukora kristu. Iyo ivumbi riri hejuru, iyoni za NH4+ zishyirwa mu miterere ya kristu kugira ngo zikore umunyu ugoye (NH4)2Ni (SO4)2 6H2O. Iremwa ry'umunyu ugoye rituma umusaruro wa kristu wiyongera n'umuvuduko wo gukura no kugabanuka kw'ingufu zo gukora kristu. Kuba hari ivumbi riri hejuru n'iri hasi rya iyoni za NH4+ bitera guhindagurika kwa lattice, kandi kristu ziba zihamye ku bushyuhe kugeza kuri 80 °C. Byongeye kandi, ingaruka z'imyanda ya NH4+ ku buryo bwo gukura kwa kristu ziba nyinshi kuruta iz'igipimo cy'imbuto. Iyo ivumbi riri hasi, imyanda biroroshye kuyifata kuri kristu; Iyo ubwinshi buri hejuru, umwanda woroshye kuwushyira muri kristu. Igipimo cy'imbuto gishobora kongera cyane umusaruro wa kristu no kunoza gato ubuziranenge bwa kristu.
Hexahydrate ya nikeli sulfate (NiSO4 6H2O) ubu ni ibikoresho by'ingenzi bikoreshwa mu nganda zitandukanye, harimo gukora bateri, gukoresha amashanyarazi, katalysts, ndetse no mu gukora ibiribwa, amavuta n'imibavu. 1,2,3 Akamaro kayo kari kwiyongera bitewe n'iterambere ryihuse ry'imodoka zikoresha amashanyarazi, zishingiye cyane kuri bateri za lithium-ion (LiB) zishingiye kuri nikeli. Biteganijwe ko ikoreshwa rya alloys nyinshi za nikeli nka NCM 811 rizagaragara mu 2030, bikongera icyifuzo cya hexahydrate ya nikeli sulfate. Ariko, bitewe n'imbogamizi z'umutungo, umusaruro ushobora kutajyana n'ubwiyongere bw'ubukene, bigatera icyuho hagati y'ubukene n'ubukene. Iri bura ryateje impungenge ku kuboneka k'umutungo n'ibiciro bihamye, bigaragaza ko hakenewe gukorwa neza kwa nikeli sulfate ifite ubuziranenge bwinshi kandi ihamye ya bateri. 1,4
Gutunganya hexahydrate ya nickel sulfate muri rusange bigerwaho binyuze mu gushushanya. Mu buryo butandukanye, uburyo bwo gukonjesha ni uburyo bukoreshwa cyane, bufite ibyiza byo gukoresha ingufu nke no gushobora gukora ibikoresho bifite ubuziranenge bwinshi. 5,6 Ubushakashatsi ku gushushanya hexahydrate ya nickel sulfate hakoreshejwe gushushanya kristu bidakomeza byateye imbere cyane. Kuri ubu, ubushakashatsi bwinshi bwibanda ku kunoza inzira yo gushushanya binyuze mu kunoza ibipimo nk'ubushyuhe, igipimo cyo gukonjesha, ingano y'imbuto na pH. 7,8,9 Intego ni ukongera umusaruro wa kristu n'ubuziranenge bwa kristu zabonetse. Ariko, nubwo hakozwe inyigo yuzuye kuri ibi bipimo, haracyari icyuho kinini mu kwita ku ngaruka z'imyanda, cyane cyane ammonium (NH4+), ku bisubizo bya kristu.
Imyanda ya Ammoniyumu ishobora kuba iri mu gisubizo cya nikeli gikoreshwa mu gushushanya nikeli bitewe n’uko hari imyanda ya ammoniyumu mu gihe cyo kuyikuramo. Ammoniyumu ikunze gukoreshwa nk'umusemburo utuma ihinduka, igasiga ingano nto ya NH4+ mu gisubizo cya nikeli. 10,11,12 Nubwo imyanda ya ammoniyumu iboneka hose, ingaruka zayo ku miterere ya kristu nk'imiterere ya kristu, uburyo bwo gukura, imiterere y'ubushyuhe, ubuziranenge, nibindi ntabwo byumvikana neza. Ubushakashatsi buke ku ngaruka zabyo ni ingenzi kuko imyanda ishobora kubangamira cyangwa guhindura imikurire ya kristu, kandi, rimwe na rimwe, ikora nk'imiti ibuza, igira ingaruka ku mpinduka hagati y'imiterere ya kristu ihindagurika n'iy'ingirabuzimafatizo. 13,14 Kumva izi ngaruka rero ni ingenzi mu rwego rw'inganda kuko imyanda ishobora kwangiza ireme ry'ibicuruzwa.
Hashingiwe ku kibazo cyihariye, ubu bushakashatsi bwari bugamije gusuzuma ingaruka z'umwanda wa ammonium ku miterere ya kristu za nikeli. Mu gusobanukirwa ingaruka z'umwanda, uburyo bushya bushobora gushyirwaho kugira ngo bugenzure kandi bugabanye ingaruka mbi zabwo. Ubu bushakashatsi kandi bwasuzumye isano iri hagati y'ubwinshi bw'umwanda n'impinduka mu gipimo cy'imbuto. Kubera ko imbuto zikoreshwa cyane mu ikorwa, ibipimo by'imbuto byakoreshejwe muri ubu bushakashatsi, kandi ni ngombwa gusobanukirwa isano iri hagati y'ibi bintu bibiri. 15 Ingaruka z'ibi bipimo bibiri zakoreshejwe mu kwiga umusaruro wa kristu, uburyo bwo gukura kwa kristu, imiterere ya kristu, imiterere yayo, n'ubuziranenge. Byongeye kandi, imyitwarire ya kinetic, imiterere y'ubushyuhe, n'amatsinda y'imikorere ya kristu zikoreshejwe n'umwanda wa NH4+ gusa byasuzumwe cyane.
Ibikoresho byakoreshejwe muri ubu bushakashatsi ni nikeli sulfate hexahydrate (NiSO 6H2O, ≥ 99.8%) yatanzwe na GEM; ammonium sulfate ((NH)SO, ≥ 99%) yaguzwe muri Tianjin Huasheng Co., Ltd.; amazi yaciwe. Imbuto za kristu zakoreshejwe ni NiSO 6H2O, zasheshwe kandi ziyungururwa kugira ngo haboneke utunyangingo duto twa mm 0.154. Ibiranga NiSO 6H2O bigaragara mu mbonerahamwe ya 1 n'Ishusho ya 1.
Ingaruka z'imyanda ya NH4+ n'igipimo cy'imbuto ku gukaraba kwa nickel sulfate hexahydrate byakoreweho ubushakashatsi hakoreshejwe uburyo bwo gukonjesha buri gihe. Igerageza ryose ryakozwe ku bushyuhe bwa mbere bwa 25 °C. 25 °C yatoranyijwe nk'ubushyuhe bwa crystallization bitewe n'imbogamizi zo kugenzura ubushyuhe mu gihe cyo kuyungurura. Gukaraba bishobora guterwa n'ihindagurika ritunguranye ry'ubushyuhe mu gihe cyo kuyungurura ibishyushye hakoreshejwe funnel ya Buchner ifite ubushyuhe buke. Iyi gahunda ishobora kugira ingaruka zikomeye ku miterere y'ibinyabutabire, imyanda ikwirakwira, n'imiterere itandukanye ya crystal.
Umuti wa nikeli wabanje gutegurwa hakoreshejwe gushonga garama 224 za NiSO4 6H2O mu mazi ya mililitiro 200. Ingano yatoranijwe ihuye n'umunyururu (S) = 1.109. Umunyururu wasutswe wagenwe hagereranijwe uburyo kristu za nikeli sulfate zishongeshejwe zishonga n'uburyo kristu za nikeli sulfate hexahydrate zishonga kuri 25 °C. Umunyururu wasutswe hasi watoranyijwe kugira ngo hirindwe ko kristu zihinduka mu buryo bwikora iyo ubushyuhe bwagabanutse ugereranyije n'ubwa mbere.
Ingaruka z’ubwinshi bwa iyoni ya NH4+ ku gikorwa cyo gushushanya zasuzumwe hashyirwamo (NH4)2SO4 ku gisubizo cya nikeli. Igipimo cya iyoni ya NH4+ cyakoreshejwe muri ubu bushakashatsi cyari 0, 1.25, 2.5, 3.75, na 5 g/L. Igisubizo cyashyushye kuri 60 °C mu gihe cy’iminota 30 mu gihe cyo kuvanga kuri 300 rpm kugira ngo habeho kuvanga neza. Igisubizo cyahise gikonjeshwa kugeza ku bushyuhe bwifuzwaga. Ubwo ubushyuhe bwageraga kuri 25 °C, ingano zitandukanye za kristu z’imbuto (ibipimo by’imbuto bya 0.5%, 1%, 1.5%, na 2%) byongewe ku gisubizo. Igipimo cy’imbuto cyagenwe hagereranywa uburemere bw’imbuto n’uburemere bwa NiSO4 6H2O mu gisubizo.
Nyuma yo kongeramo kristu z'imbuto ku gisubizo, inzira yo gushushanya yabaye mu buryo busanzwe. Uburyo bwo gushushanya bwamaze iminota 30. Umuti wayunguruwe hakoreshejwe akamashini kayungurura kugira ngo urusheho gutandukanya kristu zakusanyijwe n'umuti. Mu gihe cyo gusesengura, kristu zogezwaga buri gihe na ethanol kugira ngo bigabanye amahirwe yo kongera gushushanya no kugabanya gufatana kw'imyanda mu gisubizo ku buso bwa kristu. Ethanol yatoranyijwe kugira ngo yoze kristu kuko kristu zidashonga muri ethanol. kristu zayunguruwe zashyizwe mu cyuma gikingira muri laboratwari kuri 50 °C. Ibipimo birambuye byakoreshejwe muri ubu bushakashatsi bigaragara mu mbonerahamwe ya 2.
Imiterere ya kristu yapimwe hakoreshejwe igikoresho cya XRD (SmartLab SE—HyPix-400) kandi habonetse ibinyabutabire bya NH4+. Hakozwe isesengura rya SEM (Apreo 2 HiVac) kugira ngo hasesengurwe imiterere ya kristu. Imiterere y'ubushyuhe bwa kristu yapimwe hakoreshejwe igikoresho cya TGA (TG-209-F1 Libra). Amatsinda y'imikorere yasesenguwe na FTIR (JASCO-FT/IR-4X). Ubuziranenge bw'icyitegererezo bwapimwe hakoreshejwe igikoresho cya ICP-MS (Prodigy DC Arc). Icyitegererezo cyateguwe hakoreshejwe gushonga garama 0.5 za kristu muri 100 mL y'amazi yaciwe. Umusaruro wa kristu (x) wabazwe hagabanywa uburemere bwa kristu isohoka n'ubunini bwa kristu yinjiye hakurikijwe formula (1).
aho x ari umusaruro wa kristu, utandukanye kuva kuri 0 kugeza kuri 1, umuyoboro ni uburemere bwa kristu zisohoka (g), umuyoboro muto ni uburemere bwa kristu zinjira (g), msol ni uburemere bwa kristu ziri mu gisubizo, naho imbuto mseed ikaba uburemere bwa kristu z'imbuto.
Umusaruro w’ubushyuhe bwa kristu wakozwe ubushakashatsi bwinshi kugira ngo hamenyekane uburyo kristu zikuramo no gupima agaciro k’ingufu zikoreshwa. Ubu bushakashatsi bwakozwe hakoreshejwe igipimo cy’imbuto cya 2% n’uburyo bumwe bwo kugerageza nk’ubwa mbere. Ibipimo bya kristu zikoreshwa mu bushyuhe bwa kristu byagenwe hasuzumwa umusaruro wa kristu mu bihe bitandukanye bya kristu (iminota 10, 20, 30, na 40) n’ubushyuhe bw’ibanze (25, 30, 35, na 40 °C). Ibipimo byatoranijwe ku bushyuhe bw’ibanze byahuye n’agaciro ka supersaturation (S) ka 1.109, 1.052, 1, na 0.953, uko bikurikirana. Agaciro ka supersaturation kagenwe hagereranyijwe uburyo kristu zishonga za nickel sulfate zishongeshejwe n’uburyo kristu zishonga za nickel sulfate hexahydrate zishonga ku bushyuhe bw’ibanze. Muri ubu bushakashatsi, uburyo NiSO4 6H2O ishonga mu mazi ya mL 200 ku bushyuhe butandukanye nta mwanda urimo bigaragara ku Ishusho ya 2.
Johnson-Mail-Avrami (JMA theory) ikoreshwa mu gusesengura imyitwarire ya isothermal crystallization. Inyigisho ya JMA yatoranijwe kubera ko inzira ya crystallization idabaho kugeza igihe kristu z'imbuto zongewemo umuti. Inyigisho ya JMA isobanurwa gutya:
Aho x(t) ihagarariye ihinduka ku gihe t, k ihagarariye igipimo cy’ihinduka gihoraho, t ihagarariye igihe cy’ihinduka, naho n ihagarariye igipimo cya Avrami. Formula ya 3 ikomoka kuri formula (2). Ingufu zo gukora za crystallization zigenwa hakoreshejwe ikigereranyo cya Arrhenius:
Aho kg ari igipimo cy’ihinduka ry’ibisubizo gihoraho, k0 ni igipimo gihoraho, Urugero ni ingufu zikoreshwa mu gukura kwa kristu, R ni igipimo gihoraho cya gazi ya molar (R=8.314 J/mol K), naho T ni igipimo cy’ubushyuhe bwa kristu ya isothermal (K).
Ishusho ya 3a igaragaza ko igipimo cy’imbuto n’ubwinshi bw’ibikomoka kuri dopant bigira ingaruka ku musaruro wa kristu za nikeli. Iyo igipimo cy’ibikomoka kuri dopant mu gisubizo cyiyongereye kikagera kuri 2.5 g/L, umusaruro wa kristu wagabanutse kuva kuri 7.77% kugera kuri 6.48% (igipimo cy’imbuto cya 0.5%) no kuva kuri 10.89% kugera kuri 10.32% (igipimo cy’imbuto cya 2%). Ukwiyongera gukomeye kw’ubwinshi bw’ibikomoka kuri dopant byatumye umusaruro wa kristu wiyongera. Umusaruro mwinshi wageze kuri 17.98% ubwo igipimo cy’imbuto cyari 2% naho igipimo cy’ibikomoka kuri dopant kikaba 5 g/L. Impinduka mu miterere y’umusaruro wa kristu hamwe n’ubwinshi bw’ibikomoka kuri dopant zishobora kuba zifitanye isano n’impinduka mu mikorere y’ikura rya kristu. Iyo igipimo cy’ibikomoka kuri dopant kiri hasi, iyoni za Ni2+ na NH4+ zihangana mu guhuza na SO42−, bigatuma nikeli yiyongera mu gushonga no kugabanuka k’umusaruro wa kristu. 14 Iyo ubuziranenge bw'imyanda buri hejuru, inzira yo guhangana iracyabaho, ariko zimwe muri iyoni za NH4+ zihuza na iyoni za nikeli na sulfate kugira ngo bikore umunyu ubiri wa nikeli ammonium sulfate. 16 Ikorwa ry'umunyu ubiri rituma imisemburo igabanuka, bityo umusaruro wa kristu ukongera. Kongera igipimo cy'imbuto bishobora kongera umusaruro wa kristu buri gihe. Imbuto zishobora gutangiza inzira yo gutera no gukura kwa kristu mu buryo bwikora binyuze mu gutanga ubuso bw'ibanze kugira ngo iyoni zishyire hamwe kandi zikore kristu. Uko igipimo cy'imbuto kiyongera, ubuso bw'ibanze kugira ngo iyoni zishyire hamwe buriyongera, bityo kristu nyinshi zishobora kubaho. Kubwibyo, kongera igipimo cy'imbuto bigira ingaruka zitaziguye ku gipimo cy'iterambere rya kristu n'umusaruro wa kristu. 17
Ibipimo bya NiSO4 6H2O: (a) umusaruro wa kristu na (b) pH y'umuti wa nikeli mbere na nyuma yo gutera.
Ishusho ya 3b igaragaza ko igipimo cy'imbuto n'ubwinshi bwa dopant bigira ingaruka kuri pH y'umuti wa nikeli mbere na nyuma yo kongeramo imbuto. Intego yo kugenzura pH y'umuti ni ugusobanukirwa impinduka mu kuringaniza imikorere y'ibinyabutabire mu muti. Mbere yo kongeramo kristu z'imbuto, pH y'umuti ikunda kugabanuka bitewe n'uko hari ioni za NH4+ zisohora protoni za H+. Kongera ubwinshi bwa dopant bituma protoni nyinshi za H+ zirekurwa, bityo pH y'umuti ikagabanuka. Nyuma yo kongeramo kristu z'imbuto, pH y'ibisubizo byose iriyongera. Icyerekezo cya pH gifitanye isano ryiza n'ubwinshi bw'umusaruro wa kristu. Agaciro ka pH gato kabonetse ku gipimo cya dopant cya 2.5 g/L n'igipimo cy'imbuto cya 0.5%. Uko igipimo cya dopant kiyongera kikagera kuri 5 g/L, pH y'umuti iriyongera. Iki kintu kirasobanutse neza, kubera ko kuboneka kwa iyoni za NH4+ mu muti bigabanuka bitewe no kwinjiza, cyangwa bitewe no kwinjiza, cyangwa bitewe no kwinjiza no kwinjiza iyoni za NH4+ na kristu.
Igerageza n'isesengura ry'umusaruro wa kristu byakozwe kugira ngo hamenyekane imikorere ya kristu mu gukura no kubara ingufu zo gukora za kristu. Ibipimo bya kristu mu gukura kwa kristu byasobanuwe mu gice cy'Uburyo. Ishusho ya 4 igaragaza ishusho ya Johnson-Mehl-Avrami (JMA) igaragaza imikorere ya kristu mu gukura kwa kristu ya nickel sulfate. Ishusho yakozwe no gushushanya agaciro ka ln[− ln(1− x(t))] ugereranyije n'agaciro ka ln t (Ikigereranyo cya 3). Agaciro k'umuvuduko kabonetse muri iyo nyandiko gahuye n'agaciro ka JMA index (n) bigaragaza ingano ya kristu ikura n'uburyo bwo gukura. Mu gihe agaciro k'umuvuduko kerekana igipimo cy'iterambere gihagarariwe na ln k ihoraho. Agaciro ka JMA index (n) kari hagati ya 0.35 na 0.75. Aka gaciro ka n kerekana ko kristu zifite gukura mu buryo bumwe kandi zigakurikiza uburyo bwo gukura bugenzurwa n'ikwirakwizwa; 0 < n < 1 yerekana gukura mu buryo bumwe, mu gihe n < 1 yerekana uburyo bwo gukura bugenzurwa n'ikwirakwizwa. 18 Igipimo cy'ikura rya k ihoraho kigabanuka uko ubushyuhe bwiyongera, bigaragaza ko inzira yo gushushanya iba vuba iyo ubushyuhe buri hasi. Ibi bifitanye isano no kwiyongera kwa superwealth y'umuti iyo ubushyuhe buri hasi.
Imiterere ya Johnson-Mehl-Avrami (JMA) ya nickel sulfate hexahydrate ku bushyuhe butandukanye bwa crystallization: (a) 25 °C, (b) 30 °C, (c) 35 °C na (d) 40 °C.
Kongeramo dopants byagaragaje imiterere imwe y'umuvuduko wo gukura ku bushyuhe bwose. Iyo igipimo cya dopant cyari 2.5 g/L, igipimo cyo gukura kwa kristu cyaragabanutse, kandi iyo igipimo cya dopant cyari kiri hejuru ya 2.5 g/L, igipimo cyo gukura kwa kristu cyariyongereye. Nkuko byavuzwe mbere, impinduka mu gipimo cyo gukura kwa kristu biterwa n'impinduka mu mikorere y'imvange hagati ya iyoni mu gisubizo. Iyo igipimo cya dopant kiri hasi, inzira yo guhangana hagati ya iyoni mu gisubizo yongera ubushobozi bwo gushonga kwa kristu, bityo bigagabanya igipimo cyo gukura kwa kristu. 14 Byongeye kandi, kongeramo igipimo kinini cya dopants bituma inzira yo gukura ihinduka cyane. Iyo igipimo cya dopant kirenze 3.75 g/L, havuka izindi nuclei nshya za kristu, bigatuma gushonga kwa kristu kugabanuka, bityo bikongera igipimo cyo gukura kwa kristu. Iremwa rya nuclei nshya za kristu rishobora kugaragazwa no kurema umunyu ubiri (NH4)2Ni (SO4)2 6H2O. 16 Mu kuganira ku buryo bwo gukura kwa kristu, ibisubizo bya X-ray bishimangira ikorwa ry'umunyu ubiri.
Imikorere ya JMA yasuzumwe cyane kugira ngo hamenyekane ingufu zo gukora kristu. Ingufu zo gukora zabazwe hakoreshejwe ikigereranyo cya Arrhenius (kigaragara muri Equation (4)). Ishusho ya 5a yerekana isano iri hagati y’agaciro ka ln (kg) n’agaciro ka 1/T. Hanyuma, ingufu zo gukora zabazwe hakoreshejwe agaciro ka gradient kavuye muri plot. Ishusho ya 5b igaragaza agaciro k’ingufu zo gukora kristu munsi y’ibipimo bitandukanye by’umwanda. Ibisubizo bigaragaza ko impinduka mu gipimo cy’umwanda zigira ingaruka ku ngufu zo gukora. Ingufu zo gukora kristu za nickel sulfate zidafite umwanda ni 215.79 kJ/mol. Iyo igipimo cy’umwanda kigeze kuri 2.5 g/L, ingufu zo gukora ziyongeraho 3.99% zikagera kuri 224.42 kJ/mol. Ukwiyongera kw’ingufu zo gukora bigaragaza ko imbogamizi z’ingufu zo gukora kristu ziyongera, bizatuma igipimo cyo gukura kwa kristu n’umusaruro wa kristu ugabanuka. Iyo igipimo cy’umwanda kirenze 2.5 g/L, ingufu zo gukora kristu zigabanuka cyane. Ku kigero cy'umwanda cya 5 g/l, ingufu zo gukora ziba 205.85 kJ/mol, zikaba ziri munsi ya 8.27% ugereranyije n'ingufu zo gukora ku kigero cy'umwanda cya 2.5 g/l. Kugabanuka kw'ingufu zo gukora bigaragaza ko inzira yo gukora kristu yoroherwa, bigatuma igipimo cyo gukura kwa kristu n'umusaruro wa kristu wiyongera.
(a) Gushyira igishushanyo cya ln (kg) ugereranyije na 1/T na (b) ingufu zo gukora Urugero: crystallization ku bipimo bitandukanye by'umwanda.
Uburyo bwo gukura kwa kristu bwasuzumwe hakoreshejwe XRD na FTIR spectroscopy, maze kinetics y'ikura rya kristu n'ingufu zo gukora byasesenguwe. Ishusho ya 6 igaragaza ibisubizo bya XRD. Amakuru ahuye na PDF #08–0470, yerekana ko ari α-NiSO4 6H2O (silika itukura). Kristale ni iya sisitemu ya tetragonal, itsinda ry'umwanya ni P41212, ibipimo by'uturemangingo tw'igice ni a = b = 6.782 Å, c = 18.28 Å, α = β = γ = 90°, naho ingano ni 840.8 Å3. Ibi bisubizo bihuye n'ibyavuye mu bisubizo byatangajwe mbere na Manomenova et al. 19 Kwinjizwa kwa iyoni za NH4+ bituma habaho (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. Amakuru ni aya PDF No. 31–0062. Kristali ni iya sisitemu ya monoclinic, itsinda ry'ikirere P21/a, ibipimo by'uturemangingo tw'igice ni a = 9.186 Å, b = 12.468 Å, c = 6.242 Å, α = γ = 90°, β = 106.93°, naho ingano ni 684 Å3. Ibi bisubizo birahuye n'ubushakashatsi bwakozwe mbere na Su et al.20.
Imiterere ya X-ray ya kristu za nickel sulfate: (a–b) 0.5%, (c–d) 1%, (e–f) 1.5%, na (g–h) 2% by'imbuto. Ishusho y'iburyo ni ishusho yagutse y'ishusho y'ibumoso.
Nkuko bigaragara ku Ishusho ya 6b, d, f na h, 2.5 g/L ni yo ntarengwa y’ingano ya ammonium mu gisubizo nta kongeramo umunyu. Iyo ubucucike bw’imyanda ari 3.75 na 5 g/L, iyoni za NH4+ zishyirwa mu miterere ya kristu kugira ngo zikore umunyu utoroshye (NH4)2Ni (SO4)2 6H2O. Dukurikije amakuru, ubucucike bw’umunyu utoroshye buriyongera uko ubucucike bw’imyanda bwiyongera kuva kuri 3.75 kugeza kuri 5 g/L, cyane cyane kuri 2θ 16.47° na 17.44°. Ukwiyongera k’umunyu utoroshye biterwa gusa n’ihame ry’uburinganire bw’imiti. Ariko, hari ubucucike budasanzwe bugaragara kuri 2θ 16.47°, bishobora guterwa no guhinduka kwa kristu. 21 Ibisubizo by’imiterere bigaragaza kandi ko igipimo cyo hejuru cy’imbuto gitera kugabanuka k’ubucucike bw’umunyu utoroshye. Igipimo cyo hejuru cy’imbuto cyihutisha inzira yo gushushanya, bigatuma igabanuka rikomeye ry’umunyu utoroshye. Muri iki gihe, inzira yo gukura kwa kristu iba yibanda ku mbuto, kandi ishyirwaho ry’ibyiciro bishya ribangamirwa no kugabanuka k’umunyu. Ibinyuranye n’ibyo, iyo igipimo cy’imbuto kiri hasi, inzira yo gukuraho kristu iragenda buhoro, kandi kwiyongera k’umunyu gukomeza kuzamuka ku rugero rwo hejuru. Ibi byongera amahirwe yo gukuraho umunyu udafite imbaraga nyinshi (NH4)2Ni (SO4)2 6H2O. Amakuru y’ubukana bw’umunyu udafite imbaraga nyinshi aboneka mu mbonerahamwe ya 3.
Isesengura rya FTIR ryakozwe kugira ngo harebwe ikibazo icyo ari cyo cyose cyangwa impinduka mu miterere y’aho umuntu atuye bitewe n’uko hari ioni za NH4+. Ingero zifite igipimo gihoraho cyo gutera imbuto cya 2% zaragaragajwe. Ishusho ya 7 igaragaza ibisubizo by’isesengura rya FTIR. Imisonge migari yabonetse kuri cm 3444, 3257 na 1647 cm −1 iterwa n’uburyo bwo gukurura O-H bwa molekile. Imisonge kuri cm 2370 na 2078 cm −1 igaragaza imigozi ya hydrogen hagati ya molekile z’amazi. Umugozi kuri cm 412 −1 uterwa n’imivuduko yo gukurura Ni-O. Byongeye kandi, ioni za SO4− zigenga zigaragaza uburyo bune bukomeye bwo gukurura kuri cm 450 (υ2), 630 (υ4), 986 (υ1) na cm 1143 na 1100 (υ3). Ibimenyetso υ1-υ4 bigaragaza imiterere y’uburyo bwo guhindagura, aho υ1 ihagarariye uburyo bwo kudahindagura (gupima symmetric), υ2 ihagarariye uburyo bwo kudahindagura kabiri (gupima symmetric), naho υ3 na υ4 bihagarariye uburyo bwo kudahindagura gatatu (gupima symmetric na gupima symmetric, uko bikurikirana). 22,23,24 Ibisubizo by’imiterere bigaragaza ko kuba hari imyanda ya ammonium bitanga uburebure bw’inyongera ku mubare w’imiraba wa 1143 cm-1 (ufite uruziga rutukura ku ishusho). Ubunini bw’inyongera kuri 1143 cm-1 bugaragaza ko kuba hariho iyoni za NH4+, hatitawe ku bwinshi, bitera ihindagurika ry’imiterere ya lattice, bigatuma habaho ihinduka mu buryo bwo guhindagura kwa molecules za sulfate ion muri crystal.
Hashingiwe ku bisubizo bya XRD na FTIR bijyanye n'imyitwarire ya kinetic y'ikura rya kristu n'ingufu zo gukora, Ishusho ya 8 igaragaza ishusho y'inzira yo gukora kristu ya hexahydrate ya nickel sulfate hamwe no kongeramo imyanda ya NH4+. Iyo imyanda idafite, iyoni za Ni2+ zizakorana na H2O zigakora kristu ya hydrate [Ni(6H2O)]2−. Hanyuma, kristu ya hydrate yihuza na iyoni za SO42− kugira ngo ikore nucleus ya Ni(SO4)2 6H2O maze ikure ikavamo kristu za hexahydrate za nickel sulfate. Iyo imyanda ya ammonium (2.5 g/L cyangwa munsi yayo) yongewe mu gisubizo, [Ni(6H2O)]2− biragoye kuyivanga burundu na iyoni za SO42− kuko iyoni za [Ni(6H2O)]2− na NH4+ zihatanira guhuzwa na iyoni za SO42−, nubwo hakiri iyoni za sulfate zihagije zo gukorana na iyoni zombi. Ibi bituma ingufu zo gukora kristu ziyongera kandi bigatuma kristu ikura buhoro buhoro. 14,25 Nyuma y’uko urusobe rw’ibice bya nickel sulfate hexahydrate rukozwe kandi rugakura rukaba uturemangingo, utwo turemangingo twinshi twa NH4+ na (NH4) 2SO4 twinjizwa ku buso bwa kristu. Ibi bisobanura impamvu itsinda ry’imikorere rya SO4− ion (umuraba 1143 cm−1) mu bipimo bya NSH-8 na NSH-12 bikomeza kubaho nta gikorwa cyo gukoresha imiti. Iyo ubuziranenge bukabije, utwo turemangingo twa NH4+ dutangira kwinjizwa mu miterere ya kristu, tugakora umunyu ubiri. 16 Iki kintu kibaho bitewe n’ibura rya SO42− ion mu gisubizo, kandi SO42− ion zifatana na nickel hydrate vuba kuruta utwo turemangingo twa ammonium. Ubu buryo butera inkunga imiterere y’ibice n’ikura ry’umunyu ubiri. Mu gihe cyo guhuza, utwo turemangingo twa Ni(SO4)2 6H2O na (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O birakorwa icyarimwe, bigatuma umubare w’uturemangingo wabonetse wiyongera. Ubwiyongere bw’umubare w’uturemangingo butuma kristu yihuta kandi ingufu zo kuyikoresha zigabanuka.
Uburyo bwo gushonga kwa nickel sulfate hexahydrate mu mazi, kongeramo ingano nto n'ingano nini ya ammonium sulfate, hanyuma bigakorwa mu buryo bwa crystallization bushobora kugaragazwa ku buryo bukurikira:
Ibisubizo bya SEM bigaragara ku Ishusho ya 9. Ibisubizo byabyo bigaragaza ko ingano y'umunyu wa ammonium wongewemo n'igipimo cy'imbuto bitagira ingaruka zikomeye ku ishusho ya kristu. Ingano ya kristu zakozwe igumaho, nubwo kristu nini zigaragara rimwe na rimwe. Ariko, haracyakenewe ibindi bisobanuro kugira ngo hamenyekane ingaruka z'ubwinshi bw'umunyu wa ammonium n'igipimo cy'imbuto ku bunini mpuzandengo bw'kristu zakozwe.
Imiterere ya kristu ya NiSO4 6H2O: (a–e) 0.5%, (f–j) 1%, (h–o) 1.5% na (p–u) 2% by'imbuto bigaragaza impinduka mu gipimo cya NH4+ kuva hejuru kugeza hasi, ari byo 0, 1.25, 2.5, 3.75 na 5 g/L, uko bikurikirana.
Ishusho ya 10a igaragaza imiyoboro ya TGA ya kristu zifite ubuziranenge butandukanye. Isesengura rya TGA ryakorewe ku ngero zifite igipimo cy’imbuto cya 2%. Isesengura rya XRD ryakorewe kandi ku ngero ya NSH-20 kugira ngo hamenyekane ibinyabutabire byakozwe. Ibisubizo bya XRD bigaragara ku Ishusho ya 10b byemeza impinduka mu miterere ya kristu. Ibipimo bya Thermogravimetric bigaragaza ko kristu zose zakozwe zigaragaza ubushyuhe buhamye kugeza kuri 80°C. Nyuma yaho, uburemere bwa kristu bwagabanutseho 35% ubwo ubushyuhe bwazamukaga bugera kuri 200°C. Kugabanuka k'uburemere bwa kristu biterwa n'uburyo bwo kubora, bukubiyemo kubura molekile 5 z'amazi kugira ngo habeho NiSO4 H2O. Ubwo ubushyuhe bwazamukaga bugera kuri 300–400°C, uburemere bwa kristu bwongeye kugabanuka. Kugabanuka k'uburemere bwa kristu byari hafi 6.5%, mu gihe kugabanuka k'uburemere bwa kristu ya NSH-20 byari hejuru gato, neza neza 6.65%. Gusenyuka kwa iyoni za NH4+ muri gaze ya NH3 mu gipimo cya NSH-20 byatumye ubushobozi bwo kugabanuka bugabanuka buhoro. Uko ubushyuhe bwagendaga bwiyongera kuva kuri 300 kugeza kuri 400°C, uburemere bwa kristu bwaragabanutse, bituma kristu zose zifite imiterere ya NiSO4. Kongera ubushyuhe kuva kuri 700°C kugeza kuri 800°C byatumye imiterere ya kristu ihinduka NiO, bituma ibyuka bya SO2 na O2 birekurwa.25,26
Ubuziranenge bwa kristu za nickel sulfate hexahydrate bwagenwe hasuzumwa igipimo cya NH4+ hakoreshejwe igikoresho cya DC-Arc ICP-MS. Ubuziranenge bwa kristu za nickel sulfate bwagenwe hakoreshejwe formula (5).
Aho Ma ari uburemere bw'imyanda iri muri kristu (mg), Mo ni uburemere bwa kristu (mg), Ca ni ubwinshi bw'imyanda iri muri kristu (mg/l), V ni ingano y'umuti (l).
Ishusho ya 11 igaragaza ubuziranenge bwa kristu za nickel sulfate hexahydrate. Agaciro k'ubuziranenge ni agaciro mpuzandengo k'ibintu 3. Ibisubizo bigaragaza ko igipimo cy'imbuto n'ubwinshi bw'umwanda bigira ingaruka zitaziguye ku buziranenge bwa kristu za nickel sulfate zakozwe. Uko ubuziranenge bw'umwanda burushaho kwiyongera, ni ko imyanda irushaho kwiyongera, bigatuma ubuziranenge bw'kristu zakozwe bugabanuka. Ariko, imiterere y'imyanda ishobora guhinduka bitewe n'ubwinshi bw'umwanda, kandi imbonerahamwe y'ibyavuye mu bushakashatsi igaragaza ko imyanda yose iterwa na kristu idahinduka cyane. Byongeye kandi, ibi bisubizo bigaragaza ko igipimo cy'imbuto kinini gishobora kongera ubuziranenge bwa kristu. Iki kintu gishoboka kuko iyo kristu nyinshi zakozwe ziba zihujwe na kristu za nickel, amahirwe y'uko iyoni za nickel zigera kuri nickel aba menshi. 27
Ubushakashatsi bwagaragaje ko iyoni za ammonium (NH4+) zigira ingaruka zikomeye ku mikorere ya crystallization n'imiterere ya crystallization ya nickel sulfate hexahydrate crystals, ndetse bwagaragaje ingaruka z'igipimo cy'imbuto ku mikorere ya crystallization.
Iyo igipimo cya ammoniyumu kiri hejuru ya 2.5 g/l, umusaruro wa kristu n'umuvuduko w'ubwiyongere bwa kristu biragabanuka. Iyo igipimo cya ammoniyumu kiri hejuru ya 2.5 g/l, umusaruro wa kristu n'umuvuduko w'ubwiyongere bwa kristu uriyongera.
Kongera imyanda mu gisubizo cya nikeli byongera ipiganwa riri hagati ya NH4+ na [Ni(6H2O)]2− iyoni kuri SO42−, ibyo bigatuma ingufu zo gukora ziyongera. Kugabanuka kw'ingufu zo gukora nyuma yo kongeramo imyanda myinshi biterwa n'uko iyoni za NH4+ zinjira mu miterere ya kristu, bityo bikarema umunyu kabiri (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O.
Gukoresha igipimo cyo hejuru cy’imbuto bishobora kongera umusaruro wa kristu, igipimo cyo gukura kwa kristu ndetse no kuba kristu isuku ya nickel sulfate hexahydrate.
Demirel, HS, n'abandi. Guhindura kristale ya nickel sulfate hydrate yo mu rwego rwa batiri mu gihe cyo gutunganya laterite. Sept. Purification Technology, 286, 120473. https://doi.org/10.1016/J.SEPPUR.2022.120473 (2022).
Saguntala, P. na Yasota, P. Gukoresha amatara ya nickel sulfate mu bushyuhe bwinshi: Inyigo zo kugaragaza imiterere yayo hamwe n’aside amine zongewemo nk’ibiyikomokaho. Mater. Today Proc. 9, 669–673. https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2018.10.391 (2019).
Babaahmadi, V., n'abandi. Gushyira amashanyarazi mu miterere ya nikeli ku buso bw'imyenda hakoreshejwe imashini ya polyol kuri oxide ya graphene yagabanutse. Ikinyamakuru cy'Ubuhanga bw'Ibintu n'Ubutabire bw'Ubuso bwa Colloidal 703, 135203. https://doi.org/10.1016/J.COLSURFA.2024.135203 (2024).
Fraser, J., Anderson, J., Lazuen, J., n'abandi. “Ibyifuzo by'ejo hazaza n'umutekano w'itangwa rya nikeli ku bateri z'imodoka zikoresha amashanyarazi.” Ibiro by'Itangazamakuru by'Umuryango w'Ubumwe bw'u Burayi; (2021). https://doi.org/10.2760/212807
Hahn, B., Böckman, O., Wilson, BP, Lundström, M. na Louhi-Kultanen, M. Gutunganya nikeli sulfate hakoreshejwe uburyo bwa crystallization hakoreshejwe uburyo bwa "batch crystallization" hamwe no gukonjesha. Ikoranabuhanga ry'Ubuhanga mu by'Ubutabire 42(7), 1475–1480. https://doi.org/10.1002/CEAT.201800695 (2019).
Ma, Y. n'abandi. Gukoresha uburyo bwo kugwa no gushushanya mu gukora umunyu w'icyuma mu bikoresho bya bateri ya lithiamu-iyoni: isuzuma. Ibyuma. 10(12), 1-16. https://doi.org/10.3390/MET10121609 (2020).
Masalov, VM, n'abandi. Ikura rya nickel sulfate hexahydrate (α-NiSO4.6H2O) kristu imwe mu gihe cy'ubushyuhe budahindagurika. Crystallography. 60(6), 963–969. https://doi.org/10.1134/S1063774515060206 (2015).
Choudhury, RR n'abandi. α-Nickel sulfate hexahydrate kristus: Isano iri hagati y'imiterere y'imikurire, imiterere ya kristus, n'imiterere yayo. JApCr. 52, 1371–1377. https://doi.org/10.1107/S1600576719013797FILE (2019).
Hahn, B., Böckman, O., Wilson, BP, Lundström, M. na Louhi-Kultanen, M. Gutunganya nikeli sulfate hakoreshejwe kristali ikonjeshejwe. Ikoranabuhanga ry'Ubuhanga mu by'Ubutabire 42(7), 1475–1480. https://doi.org/10.1002/ceat.201800695 (2019).