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Thutopatlisiso eno e batlisisa ditlamorago tsa leswe la NH4+ le selekanyo sa peo mo mokgweng wa kgolo le tiragatso ya hexahydrate ya nickel sulfate ka fa tlase ga go tsidifala go go sa tsweleleng, le go sekaseka ditlamorago tsa leswe la NH4+ mo mokgweng wa kgolo, dithoto tsa mogote, le ditlhopha tse di dirang tsa sulfate hexahydrate ya nickel. Ka ditlhokego tse di kwa tlase tsa leswe, di-ion tsa Ni2+ le NH4+ di gaisana le SO42− go tlama, mme seno se felela ka gore go nne le thobo e e fokotsegileng ya kristale le seelo sa kgolo le go oketsa maatla a go dira gore kristale e dire. Ka dilekanyo tse di kwa godimo tsa leswe, di-ion tsa NH4+ di tsenngwa mo sebopegong sa kristale go bopa letswai le le raraaneng (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. Go bopega ga letswai le le raraaneng go felela ka thobo e e oketsegileng ya kristale le seelo sa kgolo le go fokotsega ga maatla a go dira ga kristale. Go nna teng ga di-ion tse di kwa godimo le tse di kwa tlase tsa NH4+ go baka go sokamisiwa ga lattice, mme dikristale di tlhomama ka mogote mo dithemphoritšhareng tse di fitlhang go 80 °C. Mo godimo ga moo, tlhotlheletso ya leswe la NH4+ mo mokgweng wa kgolo ya kristale e kgolo go feta ya tekanyetso ya peo. Fa kgobokano ya leswe e le kwa tlase, leswe le bonolo go gokelela mo kristaleng; fa selekanyo se le kwa godimo, go bonolo go tsenya leswe mo kristaleng. Tekanyo ya peo e ka oketsa thata thobo ya kristale le go tokafatsa go le gonnye bophepa jwa kristale.
Nickel sulfate hexahydrate (NiSO4 6H2O) jaanong ke sedirisiwa se se botlhokwa se se dirisiwang mo madirelong a a farologaneng, go akaretsa le go dira dibeteri, go tsenya motlakase, ditlhotlheletsi, tota le mo go tlhagiseng dijo, oli le setlolo. 1,2,3 Botlhokwa jwa yone bo ntse bo gola ka ntlha ya go tlhamiwa ka bonako ga dikoloi tsa motlakase, tse di ikaegileng thata ka dibeteri tsa lithium-ion (LiB) tse di theilweng mo nikeleleng. Tiriso ya ditswakwa tsa nikele e e kwa godimo jaaka NCM 811 e solofetswe go laola ka 2030, mme seno se tla oketsa gape tlhokego ya hexahydrate ya nikele sulfate. Le fa go ntse jalo, ka ntlha ya ditlhaelo tsa didirisiwa, tlhagiso e ka nna ya se tsamaisane le tlhokego e e golang, mme seno sa tlhola phatlha magareng ga tlamelo le tlhokego. Tlhaelo eno e tsositse matshwenyego ka ga go nna teng ga didirisiwa le go tlhomama ga ditlhwatlhwa, go tlhagisa tlhokego ya tlhagiso e e nang le matswela ya nickel sulfate ya maemo a a kwa godimo, e e tlhomameng ya dibeteri. 1,400.
Tlhagiso ya hexahydrate ya nikele sulfate ka kakaretso e fitlhelelwa ka go dira kristale. Gareng ga mekgwa e e farologaneng, mokgwa wa go tsidifatsa ke mokgwa o o dirisiwang thata, o o nang le melemo ya tiriso e e kwa tlase ya maatla le bokgoni jwa go tlhagisa dilo tse di phepa thata. 5,6 Dipatlisiso ka ga go dira kristale ya nickel sulfate hexahydrate ka go dirisa go dira kristale ya tsidifatso e e sa tsweleleng di dirile kgatelopele e e bonalang. Ga jaana, bontsi jwa dipatlisiso di tsepamisitse mogopolo mo go tokafatseng thulaganyo ya go dira kristale ka go tokafatsa dipharametara tse di jaaka themphereitšha, seelo sa tsidifatso, bogolo jwa peo le pH. 7,8,9 Maikaelelo ke go oketsa thobo ya dikristale le bophepa jwa dikristale tse di bonweng. Leha ho le joalo, ho sa tsotellehe thuto e akaretsang ya ditekanyetso tsena, ho ntse ho na le sekgeo sa kgolo tlhokomelo e lefellwang tshusumetso ya ditshila, haholo-holo ammonium (NH4 +), ka diphetho crystallization.
Ditshila tsa ammonium di ka nna teng mo tharabololong ya nikele e e dirisiwang go dira kristale ya nikele ka ntlha ya go nna teng ga ditshila tsa ammonium ka nako ya thulaganyo ya go ntsha. Ammonia e dirisiwa thata jaaka sediriswa sa go dira sesepa, se se tlogelang selekanyo sa NH4+ mo tharabololong ya nikele. 10,11,12 Le fa leswe la ammonium le le gongwe le gongwe, ditlamorago tsa one mo dithotong tsa kristale jaaka popego ya kristale, mokgwa wa kgolo, dithoto tsa mogote, bophepa, jj. Dipatlisiso tse di lekanyeditsweng ka ga ditlamorago tsa tsona di botlhokwa ka gonne leswe le ka kgoreletsa kgotsa la fetola kgolo ya kristale mme, mo mabakeng mangwe, di dira jaaka dithibela, di ama phetogo magareng ga dibopego tsa kristale tse di tlhomameng le tse di tlhomameng. 13,14 Ka jalo go tlhaloganya ditlamorago tse go botlhokwa thata go tswa mo ponong ya intaseteri ka gonne leswe le ka tsenya boleng jwa setlhagiswa mo kotsing.
Go ikaegilwe ka potso e e rileng, thutopatlisiso eno e ne e ikaeletse go batlisisa phelelo ya leswe la ammonium mo dithotong tsa dikristale tsa nikele. Ka go tlhaloganya ditlamorago tsa leswe, go ka tlhamiwa mekgwa e mesha ya go laola le go fokotsa ditlamorago tsa one tse di sa siamang. Thutopatlisiso e gape e ne ya batlisisa kamano magareng ga kgobokano ya leswe le diphetogo mo tekanyetsong ya peo. Ka ge peo e dirisiwa thata mo thulaganyong ya tlhagiso, dipharametara tsa peo di dirisitswe mo thutong e, mme go botlhokwa go tlhaloganya kamano magareng ga dintlha tse pedi tse. 15 Ditlamorago tsa dipharametara tse pedi tse di ne tsa dirisiwa go ithuta thobo ya kristale, mokgwa wa kgolo ya kristale, popego ya kristale, popego, le bophepa. Ho phaella moo, boitshwaro ba kinetic, thepa mogote, le dihlopha tse sebetsang tsa dikristale tlasa tshusumetso ya NH4 + ditshila feela di ile tsa batlisiswa ho feta.
Didirisiwa tse di dirisitsweng mo thutopatlisisong eno e ne e le heksahaetereite ya nikele salefeite (NiSO 6H2O, ≥ 99.8%) e e tlametsweng ke GEM; (NH) SO, ≥ 99%) e e rekilweng kwa Tianjin Huasheng Co., Ltd.; metsi a a tlhotlhilweng. Kerisetale ya peo e e dirisitsweng e ne e le NiSO 6H2O, e e thubilweng le go sefiwa go bona bogolo jwa dikarolwana jo bo tshwanang jwa 0.154 mm. Dipharologantsho tsa NiSO 6H2O di bontshiwa mo Lenaneong 1 le Setshwantsho 1.
Phello ya ditshila tsa NH4+ le tekanyetso ya peo ho ho etsa kristale ya nickel sulfate hexahydrate e ile ya batlisiswa ho sebediswa ho tsidifatsa ho kgaotsa. Diteko tsotlhe di ne tsa dirwa ka themphereitšha ya ntlha ya 25 °C. 25 °C e ne ya tlhophiwa jaaka themperetšha ya crystallization go akanyediwa ditekanyetso tsa taolo ya themperetšha ka nako ya go sefa. Crystallization e ka tlhotlhelediwa ke go fetogafetoga ga themperetšha ka tshoganyetso ka nako ya go sefa ditharabololo tse di mogote go dirisiwa funnel ya Buchner ya themperetšha e e kwa tlase. Thulaganyo eno e ka ama thata kinetics, go tsewa ga leswe, le dithoto tse di farologaneng tsa kristale.
Motswako wa nikele o ne wa baakanngwa la ntlha ka go tswakanya 224 g ya NiSO4 6H2O mo metsing a a tlhotlhilweng a le 200 ml. Mothamo o o tlhophilweng o tsamaelana le go tlala thata (S) = 1.109. Go tlala thata go ne ga tlhomamisiwa ka go bapisa go tswakana ga dikristale tsa nikele salefete tse di tswakilweng le go tswakana ga hexahydrate ya nikele salefete ka 25 °C. Supersaturation e e kwa tlase e ne ya tlhophiwa go thibela go itiragalela ga go nna kristale fa themperetšha e ne e fokodiwa go ya kwa go ya ntlha.
Phello ya NH4 + ion mahloriso ka tshebetso ya kristale e ile ya batlisiswa ka ho eketsa (NH4) 2SO4 ho tharollo ya nikele. Dilekanyo tsa ione tsa NH4+ tse di dirisitsweng mo thutopatlisisong eno e ne e le 0, 1.25, 2.5, 3.75, le 5 g/L. Tharabololo e ne e gotediwa ka 60 °C metsotso e le 30 fa e ntse e fuduwa ka 300 rpm go netefatsa go tlhakana go go tshwanang. Tharabololo e ne ya tsidifadiwa go fitlha kwa themphereitšheng e e batlegang ya tsibogo. Fa themphereitšha e fitlha go 25 °C, dilekanyo tse di farologaneng tsa dikristale tsa peo (ditekanyetso tsa peo tsa 0.5%, 1%, 1.5%, le 2%) di ne tsa tsenngwa mo tharabololong. Tekanyo ya peo e ne ya tlhomamisiwa ka go bapisa bokete jwa peo le bokete jwa NiSO4 6H2O mo tharabololong.
Morago ga go tsenya dikristale tsa peo mo tharabololong, thulaganyo ya go dira dikristale e ne ya diragala ka tlhago. Thulaganyo ya go dira kristale e ne ya tsaya metsotso e le 30. Tharabololo e ne ya sefiwa ka go dirisa motšhini wa go sefa go kgaoganya go ya pele dikristale tse di kokoantsweng le tharabololo. Nakong ya tshebetso ya ho sefa, dikristale di ne di hlatswa kamehla ka ethanol ho fokotsa kgonahalo ya ho etsa dikristale hape le ho fokotsa ho kgomarela ha ditshila tharollo ho ya hodimo ho dikristale. Ethanol e ne ya tlhophiwa go tlhatswa dikristale ka gonne dikristale ga di tlhotlhorege mo ethanol. Dikristale tse di sefilweng di ne tsa bewa mo sethuthusetsong sa laboratori ka 50 °C. Dipharametara tse di tseneletseng tsa tekelelo tse di dirisitsweng mo patlisisong eno di bontshiwa mo Lenaneong 2.
Sebopeho sa kristale se ile sa hlwauwa ka ho sebedisa sesebediswa sa XRD (SmartLab SE—HyPix-400) mme ho ba teng ha metswako ya NH4 + ho ile ha lemohuwa. SEM tlhaloso (Apreo 2 HiVac) e ne e etsoa ho sekaseka kristale sebopeho. Dithoto tsa mogote tsa dikristale di ne tsa tlhomamisiwa ka go dirisa sedirisiwa sa TGA (TG-209-F1 Libra). Dihlopha tse sebetsang di ile tsa sekasekwa ke FTIR (JASCO-FT / IR-4X). Bophepa ba sampole bo ile ba hlwauwa ka ho sebedisa sesebediswa sa ICP-MS (Prodigy DC Arc). Sampole e ne e lokiseditswe ka ho qhibidiha 0.5 g ya dikristale ka 100 mL ya metsi a distilled. The crystallization thobo (x) e ne e balwa ka ho arola boima ba dipholo tsa kristale ka boima ba input kristale ho latela fomula (1).
moo x e leng thobo ya kristale, e fapaneng ho tloha ho 0 ho isa ho 1, mout ke boima ba dikristale tsa tlhahiso (g), min ke boima ba dikristale tsa ho kenya (g), msol ke boima ba dikristale tse tharollo, mme mseed ke boima ba dikristale tsa peo.
Thobo ya crystallization e ne ya batlisisiwa gape go bona gore kinetics ya kgolo ya kristale le go fopholetsa boleng jwa maatla a go dira gore di dire. Thutopatlisiso e e dirilwe ka tekanyetso ya go jala peo ya 2% le tsamaiso e e tshwanang ya tekelelo jaaka pele. Dipharametara tsa kinetics tsa go dira kristale tsa isothermal di ne tsa tlhomamisiwa ka go sekaseka thobo ya kristale ka dinako tse di farologaneng tsa go dira kristale (10, 20, 30, le 40 mets) le dithemphoritšhara tsa ntlha (25, 30, 35, le 40 °C). Ditlhotlheletso tse di tlhophilweng mo themphereitšheng ya ntlha di ne di tsamaisana le boleng jwa supersaturation (S) jwa 1.109, 1.052, 1, le 0.953, ka go latelana. Boleng jwa supersaturation bo ne jwa tlhomamisiwa ka go bapisa go tswakana ga dikristale tsa nikele sulfate tse di tswakilweng le go tswakana ga hexahydrate ya nikele sulfate mo themphereitšheng ya ntlha. Mo thutong e, go tswakana ga NiSO4 6H2O mo 200 mL ya metsi ka dithemphoritšhara tse di farologaneng kwa ntle ga leswe go bontshiwa mo Setshwantshong 2.
Johnson-Mail-Avrami (kgopolo ya JMA) e dirisiwa go sekaseka boitshwaro jwa go dira dikristale tsa mogote o o tshwanang. Kgopolo ya JMA e tlhophilwe ka gonne thulaganyo ya go dira dikristale ga e diragale go fitlha dikristale tsa peo di tsenngwa mo tharabololong. Kgopolo ya JMA e tlhalosiwa ka tsela e e latelang:
Moo x(t) e emelang phetoho ka nako ya t, k e emetse sekhahla sa phetoho se sa fetoheng, t e emetse nako ya phetoho, mme n e emetse index ya Avrami. Fomula 3 e tswa mo fomuleng (2). Maatla a go dira gore go nne le kristale a tlhomamisiwa ka go dirisa ikhweišene ya Arrhenius:
Moo kg e leng tlhomamo ya seelo sa tsibogo, k0 ke tlhomamo, Eg ke maatla a go dira gore kgolo ya kristale e dire, R ke tlhomamo ya gase ya molar (R=8.314 J/mol K), mme T ke themperetšha ya go dira kristale ya isothermal (K).
Setshwantsho sa 3a se bontsha gore tekanyetso ya go jala le kgobokano ya dopant di na le tshusumetso mo thobong ya dikristale tsa nikele. Fa kgobokano ya dopant mo tharabololong e ne e oketsega go fitlha go 2.5 g/L, thobo ya kristale e ne ya fokotsega go tswa go 7.77% go ya go 6.48% (tekanyetso ya peo ya 0.5%) le go tswa go 10.89% go ya go 10.32% (tekanyetso ya peo ya 2%). Koketsego e nngwe ya selekanyo sa dopant e ne ya dira gore go nne le koketsego e e tsamaelanang ya thobo ya kristale. Thobo e e kwa godimo e fitlheletse 17.98% fa tekanyetso ya peo e ne e le 2% mme kgobokano ya dopant e ne e le 5 g/L. Diphetogo tsa paterone ya thobo ya kristale ka koketsego ya kgobokano ya dopant di ka amana le diphetogo tsa mokgwa wa kgolo ya kristale. Fa selekanyo sa dopant se le kwa tlase, di-ion tsa Ni2+ le NH4+ di gaisana go tshwaragana le SO42−, se se lebisang kwa koketsegong ya go tswakana ga nickel mo tharabololong le phokotsego ya thobo ya kristale. 14 Fa selekanyo sa leswe se le kwa godimo, thulaganyo ya kgaisano e sa ntse e diragala, mme di-ion dingwe tsa NH4+ di dirisana mmogo le di-ion tsa nickel le sulfate go bopa letswai le le menaganeng gabedi la nickel ammonium sulfate. 16 Go bopega ga letswai le le menaganeng gabedi go dira gore go tswakana ga solute go fokotsege, ka jalo go oketse thobo ya kristale. Go oketsa selekanyo sa go jala peo go ka tswelela go tokafatsa thobo ya kristale. Dipeo di ka simolola thulaganyo ya nucleation le kgolo ya kristale e e itiragaletseng ka go tlamela ka lefelo la ntlha la boalogodimo la di-ion tsa solute go rulaganya le go bopa dikristale. Fa selekanyo sa go jala se ntse se oketsega, lefelo la ntlha la boalogodimo la di-ion go rulaganya le a oketsega, ka jalo go ka bopiwa dikristale tse dintsi. Ka jalo, go oketsa tekanyetso ya peo go na le ditlamorago tse di tlhamaletseng mo seelong sa kgolo ya kristale le thobo ya kristale. 17
Dipharametara tsa NiSO4 6H2O: (a) thobo ya kristale le (b) pH ya tharabololo ya nikele pele le morago ga go enta.
Setshwantsho sa 3b se bontsha gore tekanyetso ya peo le kgobokano ya dopant di ama pH ya tharabololo ya nikele pele le morago ga tlaleletso ya peo. Maikaelelo a go ela tlhoko pH ya tharabololo ke go tlhaloganya diphetogo tsa tekatekano ya khemikhale mo tharabololong. Pele ga go tsenya dikristale tsa peo, pH ya tharabololo e na le go fokotsega ka ntlha ya go nna teng ga di-ion tsa NH4+ tse di gololang diporotone tsa H+. Go oketsa selekanyo sa dopant go felela ka gore go gololwe diporotone tse dintsi tsa H+, ka jalo go fokotse pH ya tharabololo. Morago ga go tsenya dikristale tsa peo, pH ya ditharabololo tsotlhe e a oketsega. Tlwaelo ya pH e tsamaelana sentle le tlwaelo ya thobo ya kristale. Boleng jo bo kwa tlase jwa pH bo bonwe ka kgobokano ya dopant ya 2.5 g/L le tekanyetso ya peo ya 0.5%. Jaaka fa kgobokano ya dopant e oketsega go fitlha go 5 g/L, pH ya tharabololo e a oketsega. Tiragalo eno e a utlwala sentle, ka gonne go nna teng ga di-ion tsa NH4+ mo tharabololong go a fokotsega e ka tswa e le ka ntlha ya go monyelwa, kgotsa ka ntlha ya go akarediwa, kgotsa ka ntlha ya go monyelwa le go akarediwa ga di-ione tsa NH4+ ke dikristale.
Diteko tsa thobo ya kristale le tshekatsheko di ne tsa dirwa gape go bona boitshwaro jwa kinetic jwa kgolo ya kristale le go bala maatla a go dira gore kgolo ya kristale e dire. The ditekanyetso tsa isothermal kristale kinetics ba ne ba hlalositswe ka Mekgwa karolo. Setshwantsho sa 4 se bontsha poloto ya Johnson-Mehl-Avrami (JMA) e e bontshang maitsholo a go tsamaya ga kgolo ya kristale ya nikele salefate. Poloto e ne ya tlhagisiwa ka go dira polate ya boleng jwa ln[− ln(1− x(t))] kgatlhanong le boleng jwa ln t (Ikhweišene 3). Dipalopalo tsa gradient tse di bonweng go tswa mo polotong di tsamaelana le dipalopalo tsa tshupane ya JMA (n) tse di supang bogolo jwa kristale e e golang le mokgwa wa kgolo. Fa boleng jwa go kgaola bo supa seelo sa kgolo se se emelwang ke ln k e e sa fetogeng. Boleng jwa tshupane ya JMA (n) bo simolola ka 0.35 go ​​ya go 0.75. Boleng jo jwa n bo supa gore dikristale di na le kgolo ya tlhakore le le lengwe mme di latela mokgwa wa kgolo o o laolwang ke phatlalatso; 0 < n < 1 e supa kgolo ya tlhakore le le lengwe, fa n < 1 e supa mokgwa wa kgolo o o laolwang ke phatlalatso. 18 Seelo sa kgolo ya k e e sa fetogeng se a fokotsega fa themperetšha e oketsega, se se supang gore thulaganyo ya go dira kristale e diragala ka bonako mo dithemphoritšhareng tse di kwa tlase. Se se amana le koketsego ya supersaturation ya tharabololo mo dithemphoritšhareng tse di kwa tlase.
Dipoloto tsa Johnson-Mehl-Avrami (JMA) tsa heksahaetereite ya nikele salefeite ka dithemphoritšhara tse di farologaneng tsa go dira kristale: (a) 25 °C, (b) 30 °C, (c) 35 °C le (d) 40 °C.
Go okediwa ga di-dopant go bontshitse mokgwa o o tshwanang wa seelo sa kgolo mo dithemphoritšhareng tsotlhe. Fa selekanyo sa dopant e ne e le 2.5 g/L, seelo sa kgolo ya kristale se ne sa fokotsega, mme fa selekanyo sa dopant se ne se le kwa godimo ga 2.5 g/L, seelo sa kgolo ya kristale se ne sa oketsega. Jaaka go umakilwe pelenyana, phetogo ya mokgwa wa seelo sa kgolo ya kristale e bakilwe ke phetogo ya mokgwa wa tirisano magareng ga di-ion mo tharabololong. Fa selekanyo sa dopant se le kwa tlase, thulaganyo ya kgaisano fa gare ga di-ion mo tharabololong e oketsa go tswakana ga solute, ka jalo e fokotsa seelo sa kgolo ya kristale. 14 Mo godimo ga moo, go okediwa ka di- dopant tse dintsi go dira gore thulaganyo ya go gola e fetoge thata. Fa selekanyo sa dopant se feta 3.75 g/L, go bopiwa dinyuklea tse dišwa tsa tlaleletso tsa kristale, tse di lebisang kwa phokotsong ya go tswakana ga solute, ka jalo go oketsa seelo sa kgolo ya kristale. Go bopiwa ga dinyuklea tse dišwa tsa kristale go ka bontshiwa ka go bopiwa ga letswai le le gabedi (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. 16 Fa go tlotliwa ka tsela e kristale e golang ka yone, dipholo tsa go phatloga ga marang a X di tlhomamisa gore go bopilwe letswai le le menaganeng gabedi.
Tshebetso ya poloto ya JMA e ile ya hlahlojwa hape ho fumana hore na matla a ho kenya tshebetsong a crystallization. Maatla a go dira gore dilo di dire a ne a balelwa ka go dirisa ikhweišene ya Arrhenius (e e bontshitsweng mo Ikhweišeneng (4)). Setshwantsho sa 5a se bontsha kamano magareng ga boleng jwa ln(kg) le boleng jwa 1/T. Ka nako eo, matla a ho kenya tshebetsong a ne a balwa ka ho sebedisa boleng ba gradient bo fumanweng ho tswa ho poloto. Setshwantsho sa 5b se bontsha boleng ba matla a ho kenya tshebetsong a crystallization tlasa ditlhoko tse fapaneng tsa ditshila. Dipholo di bontsha gore diphetogo tsa kgobokanyo ya leswe di ama maatla a go dira. Maatla a go dira gore dikristale tsa nikele sulfate di nne le leswe ke 215.79 kJ/mol. Fa kgobokano ya leswe e fitlha go 2.5 g/L, maatla a go dira a oketsega ka 3.99% go ya go 224.42 kJ/mol. Koketsego ya maatla a go dira e bontsha gore sekgoreletsi sa maatla sa thulaganyo ya crystallization se a oketsega, se se tla lebisang kwa fokotsegong ya seelo sa kgolo ya kristale le thobo ya kristale. Fa kgobokano ya leswe e feta 2.5 g / L, maatla a go dira ga crystallization a fokotsega thata. Ka kgobokano ya leswe la 5 g/l, maatla a go dira ke 205.85 kJ/mol, e leng 8.27% kwa tlase ga maatla a go dira ka kgobokano ya leswe la 2.5 g/l. A phokotseho ya matla a ho kenya tshebetsong e bontsha hore tshebetso ya crystallization e nolofaditswe, e leng se lebisang ho eketseha ha sekhahla sa kgolo ya kristale le thobo ya kristale.
(a) Go tshwanela ga poloto ya ln(kg) kgatlhanong le 1/T le (b) maatla a go dira Sekao sa go dira kristale ka dilekanyo tse di farologaneng tsa leswe.
Mokgwa wa kgolo ya kristale o ne wa batlisisiwa ke XRD le FTIR spectroscopy, mme kinetics ya kgolo ya kristale le maatla a go dira gore di dire di ne tsa sekasekwa. Setshwantsho sa 6 se bontsha dipholo tsa XRD. Tshedimosetso e tsamaisana le PDF # 08-0470, e e supang gore ke α-NiSO4 6H2O (silica e khibidu). Lekristale ke la thulaganyo ya dikhutlo tse nne, setlhopha sa sebaka ke P41212, dipharametara tsa sele ya yuniti ke a = b = 6,782 Å, c = 18,28 Å, α = β = γ = 90 °, mme bolumu ke 840,8 Å3. Dipholo tse di tsamaelana le dipholo tse di gatisitsweng pele ke Manomenova et al. 19 Go tsenngwa ga di-ione tsa NH4+ le gone go dira gore go nne le (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. Tshedimosetso ke ya PDF No. 31–0062. Lekristale ke la thulaganyo ya monoclinic, setlhopha sa sebaka sa P21/a, dipharametara tsa sele ya yuniti ke a = 9,186 Å, b = 12,468 Å, c = 6,242 Å, α = γ = 90 °, β = 106,93 °, mme bolumu ke 6,4 Å. Dipholo tseno di tsamaisana le patlisiso e e fetileng e e begilweng ke Su et al.20.
Dipaterone tsa phatlalatso ya X-ray ya dikristale tsa nikele salefate: (a-b) 0.5%, (c-d) 1%, (e-f) 1.5%, le (g-h) 2% ya tekanyetso ya peo. Setshwantsho sa moja ke pono e e godisitsweng ya setshwantsho sa molema.
Jaaka go bontshitswe mo Ditshwantshong 6b, d, f le h, 2.5 g/L ke tekanyetso e e kwa godimo ya kgobokano ya ammonium mo tharabololong ntle le go bopa letswai la tlaleletso. Fa kgobokano ya leswe e le 3.75 le 5 g/L, di-ion tsa NH4+ di tsenngwa mo sebopegong sa kristale go bopa letswai le le raraaneng (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. Go ya ka tshedimosetso, tlhora ya maatla a letswai le le raraaneng e a oketsega fa kgobokano ya leswe e oketsega go tswa go 3.75 go ya go 5 g/L, bogolosegolo kwa 2θ 16.47° le 17.44°. Koketsego ya tlhora ya letswai le le raraaneng e bakwa fela ke molaomotheo wa tekatekano ya dikhemikhale. Le fa go ntse jalo, go lemogiwa ditlhora dingwe tse di sa tlwaelegang kwa 2θ 16.47°, e leng se se ka amanang le go senyega ga elastic ga kristale. 21 Dipholo tsa tlhaloso gape di bontsha gore tekanyetso e e kwa godimo ya peo e felela ka phokotsego ya maatla a tlhora a letswai le le raraaneng. Tekanyo e e kwa godimo ya peo e potlakisa thulaganyo ya go dira kristale, e e isang kwa phokotsong e e bonalang ya solute. Tabeng ena, kristale kgolo ya tshebetso e tsepamisitse maikutlo ka peo, 'me sebopeho sa mekhahlelo e ncha e sitisoa ke fokotswa supersaturation ya tharollo. Go farologana, fa selekanyo sa peo se le kwa tlase, thulaganyo ya go dira kristale e bonya, mme supersaturation ya tharabololo e nna mo maemong a a kwa godimo. Boemo jono bo oketsa kgonagalo ya go nna le nyutlea ya letswai le le gabedi le le sa tlhotlhoregeng thata (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. Tshedimosetso ya maatla a a kwa godimo a letswai le le menaganeng gabedi e neetswe mo Lenaneong 3.
FTIR tlhaloso e ne e etswa ho batlisisa bothata bofe kapa bofe kapa diphetoho tsa sebopeho ka lattice ya moamohedi ka lebaka la ho ba teng ha di-ion tsa NH4 +. Disampole tse di nang le tekanyetso ya peo e e sa fetogeng ya 2% di ne tsa tlhaolwa. Setshwantsho sa 7 se bontsha dipholo tsa go tlhaola FTIR. Ditlhora tse di sephara tse di lemogilweng kwa 3444, 3257 le 1647 cm−1 ke ka ntlha ya mekgwa ya go otlolla ya O–H ya dimolekhule. Ditlhora tse di kwa 2370 le 2078 cm−1 di emela dikgolagano tsa haeterojene tsa dimolekhule tse di fa gare ga dimolekhule tsa metsi. Setlhopha se se kwa 412 cm−1 se amana le dithoromo tsa go otlolla tsa Ni–O. Mo godimo ga moo, di-ion tsa mahala tsa SO4− di bontsha mekgwa e mene e megolo ya go roroma kwa 450 (υ2), 630 (υ4), 986 (υ1) le 1143 le 1100 cm−1 (υ3). Matshwao a υ1-υ4 a emela dipharologantsho tsa mekgwa ya thoromo, moo υ1 e emelang mokgwa o o sa senyegeng (go otlolla ga tekatekano), υ2 e emela mokgwa wa go senyega gape gabedi (go koba ga tekatekano), mme υ3 le υ4 di emela mekgwa e e senyegang gararo jaaka mekgwa ya go senyega ga mararo, go otlolla ga asymmetric). 22,23,24 Dipholo tsa go tlhaola di bontsha gore go nna teng ga leswe la ammonium go naya tlhora e nngwe kwa palong ya makhubu ya 1143 cm-1 (e e tshwailweng ka sediko se sehibidu mo setshwantshong). Tlhora ya tlaleletso kwa 1143 cm-1 e supa gore go nna teng ga di-ion tsa NH4+, go sa kgathalesege gore di na le selekanyo se se kana kang, go baka go sokamisiwa ga popego ya lattice, e e lebisang kwa phetogong ya makgetlo a thoromo ya dimolekhule tsa di-ion tsa sulfate mo teng ga kristale.
E thehiloeng XRD le FTIR diphetho tse amanang le boitshwaro ba kinetic ba kgolo ya kristale le matla a ho kenya tshebetsong, Setshwantsho sa 8 se bontsha sekema sa tshebetso ya ho etsa kristale ya hexahydrate ya nickel sulfate ka ho eketswa ha ditshila tsa NH4 +. Fa go sena leswe, di-ione tsa Ni2+ di tla tsiboga le H2O go bopa haetereite ya nikele [Ni(6H2O)]2−. Go tswa foo, haetereite ya nikele e kopana ka go itira fela le di-ion tsa SO42− go bopa dinyuklea tsa Ni(SO4)2 6H2O mme e gole go nna dikristale tsa heksahaetereite ya nikele salefate. Fa go tsenngwa selekanyo se se kwa tlase sa leswe la ammoniamo (2.5 g/L kgotsa kwa tlase) mo tharabololong, [Ni(6H2O)]2− go thata go kopana ka botlalo le di-ione tsa SO42− ka gonne di-ione tsa [Ni(6H2O)]2− le NH4+ di gaisana go kopana le di-ione tsa SO42− di sa ntse di na le di-ione tsa sulfa Boemo bona bo lebisa ho eketseha ha matla a ho kenya tshebetsong a crystallization le ho fokotseha ha kgolo ya kristale. 14,25 Morago ga gore dinyuklea tsa hexahydrate ya nickel sulfate di bopiwe le go godisiwa go nna dikiristale, di-ione tse dintsi tsa NH4+ le (NH4)2SO4 di a monyelwa mo godimo ga kristale. Seno se tlhalosa gore ke eng fa setlhopha se se dirang sa ion ya SO4− (palo ya makhubu 1143 cm−1) mo disampole tsa NSH-8 le NSH-12 se nna se bopilwe kwantle ga thulaganyo ya go tsenya diokobatsi. Fa selekanyo sa leswe se le kwa godimo, di-ion tsa NH4+ di simolola go tsenngwa mo sebopegong sa kristale, di bopa matswai a a menaganeng gabedi. 16 Tiragalo eno e direga ka ntlha ya go tlhoka di-ione tsa SO42− mo tharabololong, mme di-ione tsa SO42− di golagana le di-hydrate tsa nikele ka bonako go feta di-ione tsa ammonium. Mokgwa ona o kgothaletsa nucleation le kgolo ya matswai a mabedi. Ka nako ya tshebetso ya ho kopanya, dinyuklea tsa Ni(SO4)2 6H2O le (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O di thehwa ka nako e le nngwe, e leng se lebisang ho eketseha ha palo ya dinyuklea tse fumanwang. Koketsego ya palo ya dinyuklea e rotloetsa go potlakisa kgolo ya kristale le go fokotsega ga maatla a go dira gore di dire.
The lik'hemik'hale tsibogo ya qhibidiha nikele sulfate hexahydrate ka metsi, eketsa palo e nyenyane le palo e khōlō ea ammonium sulfate, 'me joale phetha tshebetso crystallization ka hlahiswa ka tsela e latelang:
Dipholo tsa go tlhaola tsa SEM di bontshiwa mo Setshwantshong sa 9. Dipholo tsa go tlhaola di supa gore selekanyo sa letswai la ammonium le le okeditsweng le tekanyetso ya go jala ga di ame popego ya kristale thata. Bogolo jwa dikristale tse di bopilweng bo nna bo sa fetoge, le fa go tlhagelela dikristale tse dikgolo mo dintlheng dingwe. Le fa go ntse jalo, go santse go tlhokega go tlhaola go ya pele go bona phelelo ya kgobokano ya letswai la ammonium le tekanyetso ya peo mo bogolong jo bo magareng jwa dikristale tse di bopilweng.
Popego ya kirisetale ya NiSO4 6H2O: (a-e) 0.5%, (f-j) 1%, (h-o) 1.5% le (p-u) 2% ya tekanyetso ya peo e e bontshang phetogo ya kgobokano ya NH4+ go tswa kwa godimo go ya kwa tlase, e leng 0, 1.25, 2.5, 3/5L ka go latelana.
Setshwantsho sa 10a se bontsha dikhube tsa TGA tsa dikristale tse di nang le dilekanyo tse di farologaneng tsa leswe. Tshekatsheko ya TGA e ne ya dirwa mo disampole tse di nang le tekanyetso ya go jala peo ya 2%. Tshekatsheko ya XRD e ne ya dirwa gape mo sampoleng ya NSH-20 go bona gore metswako e e bopilweng ke efe. Dipholo tsa XRD tse di bontshitsweng mo Setshwantshong sa 10b di netefatsa diphetogo mo sebopegong sa kristale. Ditekanyo tsa thermogravimetric di bontsha gore dikristale tsotlhe tse di tlhakantsweng di bontsha go tlhomama ga mogote go fitlha go 80°C. Morago ga moo, bokete jwa kristale bo ne jwa fokotsega ka 35% fa themperetšha e ne e tlhatlogela kwa go 200°C. Tatlhegelo ya bokete jwa dikristale e bakilwe ke thulaganyo ya go bola, e e akaretsang tatlhegelo ya dimolekhule di le 5 tsa metsi go bopa NiSO4 H2O. Fa themperetšha e tlhatlogela kwa go 300–400°C, bokete jwa dikristale bo ne jwa fokotsega gape. Tatlhegelo ya bokete jwa dikristale e ne e ka nna 6.5%, fa tatlhegelo ya bokete jwa sampole ya kristale ya NSH-20 e ne e le kwa godimo go se kae, e le 6.65% tota. Go bola ga di-ion tsa NH4+ go nna gase ya NH3 mo sampoleng ya NSH-20 go ne ga felela ka go fokotsega go go kwa godimo go se kae. Fa themphereitšha e ntse e oketsega go tswa go 300 go ya go 400°C, bokete jwa dikristale bo ne jwa fokotsega, mme seno sa felela ka gore dikristale tsotlhe di nne le popego ya NiSO4. Go oketsa themphereitšha go tswa go 700°C go ya go 800°C go dirile gore popego ya kristale e fetoge go nna NiO, go baka go gololwa ga digase tsa SO2 le O2.25,26.
Bophepa jwa dikristale tsa hexahydrate tsa nikele sulfate bo ne jwa tlhomamisiwa ka go sekaseka selekanyo sa NH4+ go dirisiwa sedirisiwa sa DC-Arc ICP-MS. Bophepa jwa dikristale tsa nikele sulfate bo ne jwa tlhomamisiwa ka go dirisa fomula (5).
Moo Ma e leng boima ba ditshila ka kristale (mg), Mo e leng boima ba kristale (mg), Ca ke bongata ba ditshila tharollo (mg/l), V ke bophahamo ba modumo ba tharollo (l).
Setshwantsho sa 11 se bontsha bophepa jwa dikristale tsa heksahaedreite ya nikele salefate. Boleng jwa bophepa ke boleng jo bo magareng jwa diponagalo di le 3. Dipholo di bontsha gore selekanyo sa go jala le kgobokano ya leswe di ama ka tlhamalalo bophepa jwa dikristale tsa nickel sulfate tse di bopilweng. Fa leswe le le kwa godimo, go tla nna le monyelo o mogolo wa leswe, mme seno se felela ka gore dikristale tse di bopilweng di nne le bophepa jo bo kwa tlase. Le fa go ntse jalo, mokgwa wa go monyelwa ga leswe o ka fetoga go ikaegile ka gore leswe le le kana kang, mme kerafo ya dipholo e bontsha gore go monyelwa ga leswe ka kakaretso ke dikristale ga go fetoge thata. Mo godimo ga moo, dipholo tse gape di bontsha gore tekanyetso e e kwa godimo ya peo e ka tokafatsa bophepa jwa dikristale. Tiragalo eno e a kgonega ka gonne fa bontsi jwa dinyuklea tsa kristale tse di bopilweng di kokoane mo dinyukleeng tsa nikele, kgonagalo ya gore di-ion tsa nikele di kokoane mo nikeleleng e kwa godimo. 27
Thutopatlisiso e bontshitse gore di-ion tsa ammonium (NH4+) di ama thata thulaganyo ya go dira kristale le dithoto tsa kristale tsa dikristale tsa nickel sulfate hexahydrate, mme gape di senotse tlhotlheletso ya tekanyetso ya peo mo thulaganyong ya go dira kristale.
Ka ditlhotlheletso tsa ammonium tse di kwa godimo ga 2.5 g/l, thobo ya kristale le seelo sa kgolo ya kristale di a fokotsega. Ka dilekanyo tsa ammonium tse di kwa godimo ga 2.5 g/l, thobo ya kristale le seelo sa kgolo ya kristale di a oketsega.
Go oketsa leswe mo tharabololong ya nikele go oketsa kgaisano magareng ga di-ion tsa NH4+ le [Ni(6H2O)]2− tsa SO42−, se se lebisang kwa koketsegong ya maatla a go dira. Phokotsego ya maatla a go dira morago ga go oketsa dilekanyo tse di kwa godimo tsa leswe ke ka ntlha ya go tsena ga di-ion tsa NH4+ mo sebopegong sa kristale, ka jalo go bopa letswai le le gabedi (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O.
Go dirisa tekanyetso e e kwa godimo ya go jala peo go ka tokafatsa thobo ya kristale, seelo sa kgolo ya kristale le bophepa jwa kristale jwa nickel sulfate hexahydrate.
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