Tarima kasih lebba nu kunjungi nature.com. Versi browser nupakea nia dukungang CSS terbatas. Untuk pengalamang kaminang baji, ki sarankangi sollanna ammake versi browser beru (yareka matei mode kompatibilitas ri Internet Explorer). Nampa pole, untu' ampa'tantui dukungang tulusu', anne situs anre' na'kulle antama' gaya iareka JavaScript.
Anne pa'pilajaranga ansalidiki wassele'na kotoran NH4+ siagang rasio biji ri mekanisme pa'bakka'na siagang kinerja nikel sulfat heksahidrat ilalang kristalisasi pendinginan diskontinu, siagang ansalidiki wassele'na kotoran NH4+ ri mekanisme pa'bakka'na, sipa' termal, siagang kelompok fungsional nikel sulfat heksahidrat. Ri konsentrasi kotorang rannu, ion Ni2+ siagang NH4+ a'saing siagang SO42− untuk a'samaturu', na'jari panra'na wassele' kristal siagang laju pa'bakka'na siagang natambai energi aktivasi kristalisasi. Ri konsentrasi kotoran tinggi, ion NH4+ nipantama ri struktur kristal untuk a'bentu' garam kompleks (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. Pabentukanna garam kompleks a'jari wassele'na kristal siagang laju pa'bakka'na siagang energi aktivasi kristalisasi a'kurang. Niakna konsentrasi ion NH4+ tinggi siagang rannu na pa'jari distorsi kisi, siagang kristal stabil termal ri suhu sanggenna 80 °C. Nampa pole, pangaru kotoran NH4+ ri mekanisme pa'bakka'na kristal labbi lompo na rasio biji. Punna konsentrasi kotoranna sanna' tuna, anjo kotoranna gampang a'lette' mange ri kristal; punna tinggi konsentrasina, anjo najisna gampang antama ri kristal. Rasio biji akkullei sanna' natambai wassele'na kristal siagang sike'de' natambai kemurnian kristal.
Nikel sulfat heksahidrat (NiSO4 6H2O) kamma-kamma anne bahan kritis ni pake ri sangkamma industri, antama tongi pa'gambang baterai, elektroplating, katalis, siagang pole ri pa'gambang kanre, minynya, siagang parfum. 1,2,3 Pentingna pila' katambangi siagang pila' katambangi pa'bakka'na kendaraang listrik, ia sanna'a a'gandeng ri baterai lithium-ion (LiB) berbasis nikel. Pa'pakeang paduan nikel tinggi sangkamma NCM 811 ni harapkangi a'kulleang ri taung 2030, na pila' katambangi pa'minasanna nikel sulfat heksahidrat. Mingka, lanri kakuranganna sumber daya, produksi anre' na'kulle a'samaturu' siagang permintaang nu'kullea a'la'bang, na'kulle a'pa'nia' celah ri alla'na penawaran siagang permintaan. Anne kakuranganna ampa'nia'i pa'risi pa'mai' ri sesena kasadiaang sumber daya siagang stabilitas ballinna, ampa'nassai paralluna produksi nikel sulfat tinggi-kemurnian, siagang stabil bate-bate. 1,4
Produksi nikel sulfat heksahidrat biasana nigappai lanri kristalisasi. Ri tangnga-tangngana sangkamma cara, cara pendinginan iami antu cara yang lohe ni pake, yang nia keuntunganna konsumsi energi rannu siagang akkulle appabattu bahan-bahan tinggi murni. 5,6 Penelitian ri sesena kristalisasi nikel sulfat heksahidrat ammake kristalisasi pendinginan diskontinu lebba'mi a'jari kemajuan signifikan. Ri kamma-kammaya anne, lohe penelitiang a'fokus mange ri pa'paentengang proses kristalisasi siagang a'optimalkan parameter sangkamma suhu, laju pendinginan, ukurang biji siagang pH. 7,8,9 Tujuanna iamintu untu' ampa'la'bangi wassele' kristal siagang kemurnian kristal niallea. Mingka, manna pole na nia'mo pa'pilajarang komprehensif ri sesena anne parametera, rie' ija se're celah lompo ri pa'parhatikangang ri sesena pangaru kotoran, terutama amonium (NH4+), ri sesena wassele' kristalisasi.
Kotoran amonium akkullei nia ri larutan nikel ni pake untuk kristalisasi nikel nasaba nia kotoran amonium ri wattu proses ekstraksi. Amonia biasana nipake salaku bahan saponifikasi, na anre' na'kulle NH4+ ri larutan nikel. 10,11,12 Manna pole sanna' jaina kotoran amonium, mingka wassele'na ri sipa' kristal sangkamma struktur kristal, mekanisme pa'bakka'na, sipa' termal, kemurnian, kamma-kammaya anne anre'pa na'kulle nipahang baji'. Penelitian terbatas ri sesena efekna parallui nasaba kotorang akkullei anghalangi yareka a'pinra pa'bakka'na kristal siagang, ri se'reang kasus, a'jari inhibitor, a'kulle a'jari transisi ri alla'na bentu' kristal metastabil siagang stabil. 13,14 Pahangi anne wassele'na iami antu parallu battu ri pa'risi'na industri nasaba' kotoran akkullei ancuruki kualitas produk.
Ri sesena pakkuta'nang khusus, anne pa'pilajaranga nia' pattujunna untu' ansalidiki wassele'na amonium ri sesena sipa'na kristal nikel. siagang ampahangi wassele kotoranna, cara beru akkullei ni kembangkan untu angkontrol siagang ampa kurangi wassele negatifna. Anne pa'pilajaranga ansalidiki tongi hubunganna konsentrasi kotorang siagang pa'pinraang rasio biji. Nasaba' binea jai nipake ri proses produksi, parameter binea nipakei ri anne pa'pilajaranga, siagang parallui nipahang hubunganna anjo ruaya faktor. 15 Pangngaru battu ri ruaya parameter ni pakei untu amparessai wassele kristal, mekanisme pammanakanna kristal, struktur kristal, morfologi, siagang kemurnian. Nampa pole, panggaukang kinetik, sipa' termal, siagang kelompok fungsional kristal irawangang pangaru kotoran NH4+ bawang niparessai pole.
Bahan-bahan ni pake ri anne pa'pilajaranga iamintu nikel sulfat heksahidrat (NiSO 6H2O, ≥ 99.8%) ni pasadia ri GEM; amonium sulfat ((NH)SO, ≥ 99%) nibalu battu ri Tianjin Huasheng Co., Ltd.; je'ne' suling. Kristal biji ni pake iamintu NiSO 6H2O, ni hancur siagang ni saring untuk anggappa ukurang partikel seragam 0,154 mm. Sipa'na NiSO 6H2O ni pa'piitteang ri tabel 1 siagang gambara 1.
Pangngaru'na NH4+ kotoran siagang rasio biji ri kristalisasi nikel sulfat heksahidrat nisalidiki ammake pendinginan intermiten. Sikontu paccoba nigaukangi ri suhu pammulang 25 °C. 25 °C nipile salaku suhu kristalisasi nasaba' ni timbangi keterbatasan kontrol suhu ri wattu filtrasi. Kristalisasi akkullei ni induksi ri fluktuasi suhu tiba-tiba ri wattu filtrasi larutan panas ammake corong Buchner suhu rendah. Anne proses akkullei sanna' na pengaruhi kinetika, pengambilan kotoran, siagang sipa' kristal yang berbeda-beda.
Larutan nikel uru-uruna nipasadiai siagang ni larutkan 224 g NiSO4 6H2O ri 200 ml je'ne suling. Konsentrasi nipilea sicocoki siagang supersaturasi (S) = 1,109. Supersaturasi ni tentukan siagang nibandingkan kelarutan kristal nikel sulfat terlarut siagang kelarutan nikel sulfat heksahidrat ri 25 °C. Supersaturasi irawanganna nipilei untu anjagai kristalisasi spontan punna suhu ni turuki mange ri uru-uruna.
Pangngaru konsentrasi ion NH4+ ri proses kristalisasi niparessai siagang nitambai (NH4)2SO4 mange ri larutan nikel. Konsentrasi ion NH4+ ni pake ri anne pa'pilajaranga iamintu 0, 1,25, 2,5, 3,75, siagang 5 g/L. Larutanna nipanaiki ri 60 °C 30 min ri wattu ni aduk ri 300 rpm untuk ampa'tantui campurang seragam. Larutanna nampa ni dinging mange ri suhu reaksi yang ni ero. Ri wattu suhu narapi 25 °C, sanna' jaina kristal biji (rasio biji 0,5%, 1%, 1,5%, siagang 2%) nitambai mange ri larutan. Rasio biji ni tentukan siagang nibandingkan berat biji siagang berat NiSO4 6H2O ri larutan.
Punna lebaki nitambai kristal biji mange ri larutan, proses kristalisasi kajariang secara alami. Proses kristalisasi 30 menit sallona. Larutanna ni saring siagang filter press untuk ampasisa'la' poleang kristal a'rappungang battu ri larutan. Ri wattu proses filtrasi, kristal-kristal biasana ni cuci siagang etanol untu' ampa'kurangi kasampatang rekristalisasi siagang ampa'kurangi adhesi kotoran ri larutanna mange ri tompo'na kristal-kristal. Etanol nipilei untu ancuci kristal nasaba kristal tena na larut ri etanol. Kristal ni saring nipantama ri inkubator laboratorium ri 50 °C. Parameter eksperimental rinci ni pake ri anne pa'pilajaranga ni pa'piitteang ri tabel 2.
Struktur kristal ni tentukan siagang instrumen XRD (SmartLab SE—HyPix-400) siagang nia senyawa NH4+ ni deteksi. Karakterisasi SEM (Apreo 2 HiVac) nigaukangi untu' ansalidiki morfologi kristal. Sipa' termal kristal ni tentukan siagang instrumen TGA (TG-209-F1 Libra). Kelompok fungsional ni analisisi siagang FTIR (JASCO-FT/IR-4X). Kemurnian sampel ni tentukan siagang instrumen ICP-MS (Prodigy DC Arc). Sampel ni pasadiai siagang ni larutkan 0,5 g kristal ri 100 mL je'ne suling. Hasil kristalisasi (x) nirekengi siagang nibage massa kristal assulu siagang massa kristal antama situru rumus (1).
na x iami antu hasil kristal, bervariasi battu ri 0 sanggenna 1, mout iami antu battala kristal assulu (g), min iami antu battala kristal antama (g), msol iami antu battala kristal ri larutan, siagang mseed iami antu battala kristal biji.
Hasil kristalisasi niparessai pole untu' ampattantui kinetika pa'bakka'na kristal siagang ampa'nassai nilai energi aktivasi. Anne pa'pilajaranga nigaukangi siagang rasio pa'bissa 2% siagang prosedur eksperimental sangkamma riolo. Parameter kinetika kristalisasi isotermal ni tentukan siagang evaluasi hasil kristal ri wattu kristalisasi yang berbeda (10, 20, 30, siagang 40 min) siagang suhu pammulang (25, 30, 35, siagang 40 °C). Konsentrasi nipile ri suhu pammulangna sicocoki siagang nilai supersaturasi (S) 1,109, 1,052, 1, siagang 0,953, massing-massing. Nilai supersaturasi ni tentukan siagang nibandingkan kelarutan kristal nikel sulfat terlarut siagang kelarutan nikel sulfat heksahidrat ri suhu pammulang. Ri anne pa'pilajaranga, kelarutan NiSO4 6H2O ri 200 mL je'ne' ri suhu yang berbeda tanpa kotoran ni pa'piitteang ri gambara 2.
Johnson-Mail-Avrami (teori JMA) ni pakei untuk ansalidiki panggaukang kristalisasi isotermal. Teori JMA nipile nasaba proses kristalisasi tena na kajariang sanggenna kristal biji ni tambai mange ri larutan. Teori JMA ni gambaraka kamma anne:
Punna x(t) a'wakilkangi transisi ri wattu t, k a'wakilkangi konstanta laju transisi, t a'wakilkangi wattu transisi, siagang n a'wakilkangi indeks Avrami. Rumus 3 niallei battu ri rumus (2). Energi aktivasi kristalisasi ni tentukan siagang persamaan Arrhenius:
Punna kg iami antu konstanta laju reaksi, k0 iami antu konstanta, Eg iami antu energi aktivasi pertumbuhan kristal, R iami antu konstanta gas molar (R=8.314 J/mol K), siagang T iami antu suhu kristalisasi isotermal (K).
Gambar 3a ampa'piitteangi angkua rasio pa'bissaang siagang konsentrasi dopan nia' wassele'na kristal nikel. Ri wattu konsentrasi dopan ri larutanga nai' mange ri 2,5 g/L, wassele' kristal naung battu ri 7,77% mange ri 6,48% (rasio biji 0,5%) siagang battu ri 10,89% mange ri 10,32% (rasio biji 2%). Natambai pole konsentrasi dopan na pa'naikangi hasil kristal. Hasil kaminang tinggi narapi 17,98% punna rasio pa'bissa 2% siagang konsentrasi dopan 5 g/L. Pa'pinraang ri pola hasil kristal siagang pa'naikanna konsentrasi dopan akkullei assileo' siagang pa'pinraang ri mekanisme pa'bakka'na kristal. Punna konsentrasi dopanna sanna' tuna, ion Ni2+ siagang NH4+ a'saing untu' a'samaturu' siagang SO42−, na'kulle a'jari pa'naikanna kelarutan nikel ri larutan siagang panra'na wassele' kristal. 14 Punna tinggi konsentrasi kotoran, proses persaingan tuli kajariang, mingka rie' ion NH4+ a'koordinasi siagang ion nikel siagang sulfat untu' a'bentu' garam ganda nikel amonium sulfat. 16 Pa'bentu'na garam ganda a'jari saba' na'kurang kelarutan zat terlarut, sa'genna natambai wassele' kristal. Natambai rasio pa'bissa-bissaang akkullei tulusu' ampa'pilajari wassele' kristal. Biji akkullei appakkaramula proses nukleasi siagang pertumbuhang kristal spontan siagang appasadia area permukaang pammulang untuk ion zat terlarut untu' a'atoro siagang a'bentu' kristal. Ri wattu rasio pa'bissaang nai', luas permukaan pammulang untuk ion a'atoro nai', jari lohe kristal akkulle ni bentu'. Jari, natambai rasio pa'bissa-bissaang nia' wassele'na langsung ri tingka' pa'bakka'na kristal siagang wassele'na kristal. 17
Parameter NiSO4 6H2O: (a) hasil kristal siagang (b) pH larutan nikel riolo siagang ribokoangna inokulasi.
Gambar 3b ampa'piitteangi angkua rasio biji siagang konsentrasi dopan na pengaruhi pH larutan nikel riolo siagang ribokoangna pa'tambaiang biji. Tujuanna amparessai pH larutan iamintu untu ampahangi pa'pinraang keseimbangan kimia ri larutan. Riolo nitambai kristal biji, pH larutan cenderung ancuru nasaba nia ion NH4+ yang melepaskan proton H+. Natambai konsentrasi dopan na wassele'na lohe proton H+ ni pasulu, na na kurangi pH larutan. Punna lebaki nitambai kristal biji, pHna sikontu larutan nai'. Tren pH berkorelasi positif siagang tren hasil kristal. Nilai pH kaminang rannu nigappai ri konsentrasi dopan 2,5 g/L siagang rasio biji 0,5%. Ri wattu konsentrasi dopan nai' mange ri 5 g/L, pH larutan nai'. Anne fenomena sanna' nipahang, nasaba' kasadiaang ion NH4+ ri laleng larutan na kurangi nasaba' ni serap, iareka nasaba' inklusi, iareka nasaba' ni serap siagang inklusi ion NH4+ ri kristal.
Eksperimen siagang analisis wassele kristal nigaukangi pole untu' ampattantui panggaukang kinetikna pa'bakka'na kristal siagang anghitungi energi aktivasi pa'bakka'na kristal. Parameter kinetika kristalisasi isotermal ni jelaskan ri bageang metode. gambara 4 ampa'piitteangi plot johnson-mehl-avrami (jma) nu ampa'piitteangi panggaukang kinetik pa'bakka'na kristal nikel sulfat. Plot ni paentengi siagang ni plot nilai ln[− ln(1− x(t))] mange ri nilai ln t (Persamaan 3). Nilai gradien nialle battu ri plot sicocoki siagang nilai indeks JMA (n) nu a'pa'piitteang dimensi kristal a'bakka' siagang mekanisme a'bakka. Sementara nilai cutoff menunjukkan laju pertumbuhan yang diwakili oleh konstanta ln k. Nilai indeks JMA (n) niaki ri 0,35 sanggenna 0,75. Nilai n anne ampa'nassai angkua kristal nia' pa'bakka'na se're dimensi siagang amminawang ri mekanisme pa'bakka'na nikontrol difusi; 0 < n < 1 a'pa'piitteang pa'bakka' se're dimensi, nampa n < 1 a'pa'piitteang mekanisme pa'bakka' nikontrol difusi. 18 Laju pa'bakka'na k konstanta ancuru'i punna nai' suhu, a'nassai angkua proses kristalisasi kajariang labbi gassing punna suhu la'bi rannu. anne nia passisambunganna siagang nai'na supersaturasi larutan ri suhu labbi rannu.
Johnson-Mehl-Avrami (JMA) plot nikel sulfat heksahidrat ri suhu kristalisasi yang berbeda: (a) 25 °C, (b) 30 °C, (c) 35 °C siagang (d) 40 °C.
Pa'tambaiang dopan na pa'piitteang pola laju pa'bakka'na sangkamma ri sikontu suhu. Ri wattu konsentrasi dopan 2,5 g/L, laju pertumbuhan kristal naung, siagang punna konsentrasi dopan labbi tinggi na 2,5 g/L, laju pertumbuhan kristal nai. Sangkamma lebaka nipau riolo, a'pinra pola laju pa'bakka'na kristal nasaba' a'pinra mekanisme interaksi ion ri larutan. Punna konsentrasi dopanna sanna' tuna, proses persaingan antara ion ri larutan natambai kelarutan zat terlarut, sa'genna na kurangi laju pertumbuhan kristal. 14 Nampa pole, pa'tambaiang konsentrasi tinggi dopan na pa'jari proses pa'bakka'na a'pinra sanna'. Punna konsentrasi dopan labbi 3,75 g/L, inti kristal baru tambahan ni bentu, na anjari panra'na kelarutan zat terlarut, na na pa'nassa laju pa'bakka'na kristal. Pa'bentu'na inti kristal beru akkullei nipa'piitteang siagang pa'bentu'na garam ganda (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. 16 Ri wattu a'bicara mekanisme pa'bakka'na kristal, wassele' difraksi sinar-X napa'butti pa'bentu'na garam ganda.
Fungsi plot JMA ni evaluasi pole untu' ampattantui energi aktivasi kristalisasi. Energi aktivasi nirekengi siagang persamaan Arrhenius (nipa'piitteang ri Persamaan (4)). Gambar 5a ampa'piitteangi hubunganna nilai ln(kg) siagang nilai 1/T. Nampa, energi aktivasi nirekengi ammake nilai gradien nialle battu ri plot. Gambar 5b ampa'piitteangi nilai energi aktivasi kristalisasi ilalang konsentrasi kotoran yang berbeda. Wassele'na ampa'piitteangi angkua pa'pinraang konsentrasi kotoranna a'kulle a'jari energi aktivasi. Energi aktivasi kristalisasi kristal nikel sulfat tanpa kotoran iamintu 215,79 kJ/mol. Punna konsentrasi kotoran narapi 2,5 g/L, energi aktivasi nai' 3,99% mange ri 224,42 kJ/mol. Peningkatan energi aktivasi a'nassai angkua penghalang energi proses kristalisasi natambai, na anre' na'kulle a'jari panra'na laju pa'bakka'na kristal siagang wassele' kristal. Punna konsentrasi kotoran labbi 2,5 g/L, energi aktivasi kristalisasi ancuru signifikan. Ri konsentrasi kotoran 5 g/l, energi aktivasi 205,85 kJ/mol, iamintu 8,27% labbi rannu na energi aktivasi ri konsentrasi kotoran 2,5 g/l. Panra'na energi aktivasi a'nassai angkua proses kristalisasi ni fasilitasi, na anjari pa'naikanna laju pa'bakka'na kristal siagang wassele' kristal.
(a) Pa'pasang plot ln(kg) versus 1/T siagang (b) energi aktivasi Misalna kristalisasi ri konsentrasi kotoran yang berbeda.
Mekanisme pertumbuhan kristal nisalidiki siagang spektroskopi XRD siagang FTIR, siagang kinetika pertumbuhan kristal siagang energi aktivasi ni analisis. gambara 6 ampa'piitteangi wassele XRD. Data konsisten siagang PDF #08–0470, yang menunjukkan bahwa iami antu α-NiSO4 6H2O (silika merah). Kristal antama ri sistem tetragonal, kelompok ruang iamintu P41212, parameter sel satuan iamintu a = b = 6,782 Å, c = 18,28 Å, α = β = γ = 90°, siagang volume iamintu 840,8 Å3. Anne wassele'na sangkammai siagang wassele' le'baka nipa'nassai riolo ri Manomenova et al. 19 Pa'nassaang ion NH4+ a'kulle tongi a'jari (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. Data niaki ri PDF No. 31-0062. Kristal antama ri sistem monoklinik, kelompok ruang P21/a, parameter sel satuan iamintu a = 9,186 Å, b = 12,468 Å, c = 6,242 Å, α = γ = 90°, β = 106,93°, siagang volume iamintu 6,48 Å. Anne wassele'na sangkammai siagang pa'pilajarang rioloa ni laporo' ri Su et al.20.
Pola difraksi sinar-X kristal nikel sulfat: (a-b) 0,5%, (c-d) 1%, (e-f) 1,5%, siagang (g-h) 2% rasio biji. gambara kanang iami antu gambara lompo ri kairi.
Sangkamma ni cini'a ri gambara 6b, d, f siagang h, 2,5 g/L iami antu batas tinggina konsentrasi amonium ri larutan tena na a'bentu' garam tambahan. Punna konsentrasi kekotoran 3,75 siagang 5 g/L, ion NH4+ nipantama ri struktur kristal untu' a'bentu' garam kompleks (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. Situru data, intensitas puncak garam kompleks nai' punna konsentrasi kotoranna nai' battu ri 3,75 mange ri 5 g/L, terutama ri 2θ 16,47° siagang 17,44°. Peningkatan puncak garam kompleks hanya karena prinsip keseimbangan kimia. Mingka, rie' puncak abnormal ni cini' ri 2θ 16.47°, nu'kullea ni pasisambungang siagang deformasi elastis kristal. 21 Wassele karakterisasi na pa'piitteang tongi angkua rasio pa'bissa tinggi na pa'piitteang panra'na intensitas puncak garam kompleks. Rasio biji tinggi na pa'gassing proses kristalisasi, na anjari panra'na zat terlarut. Ri anne passalaka, proses pa'bakka'na kristal ni konsentrasikan ri binea, siagang pa'bentu'na fase beru ni halangi ri supersaturasi larutan ni kurangi. Sikontutojenna, punna rasio biji rannu, proses kristalisasi lambat, siagang supersaturasi larutan tettei ri tingka tinggi. Anne situasi natambai probabilitas nukleasi garam ganda kurang larut (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. Data intensitas puncak untuk garam ganda ni sareangi ri tabel 3.
Karakterisasi FTIR nigaukangi untu' ansalidiki apa-apa gangguang yareka pammopporang struktural ri kisi-kisi inang lanri nia'na ion NH4+. Sampel siagang rasio pa'bissa konstan 2% ni tanra. Gambar 7 ampa'piitteang wassele' karakterisasi FTIR. Puncak luas yang diamati pada 3444, 3257 dan 1647 cm−1 adalah karena mode peregangan O-H molekul. Puncak ri 2370 siagang 2078 cm−1 a'wakilkan ikatan hidrogen antarmolekul antara molekul je'ne'. Pita ri 412 cm−1 ni pasangi ri getaran peregangan Ni-O. Nampa pole, ion SO4− bebas ampa'piitteang appa' mode getaran lompo ri 450 (υ2), 630 (υ4), 986 (υ1) siagang 1143 siagang 1100 cm−1 (υ3). Simbol υ1-υ4 a'wakilkangi sipa'-sipa'na mode getar, na υ1 a'wakilkangi mode non-degeneratif (peregangan simetris), υ2 a'wakilkangi mode degeneratif ganda (bending simetris), siagang υ3 siagang υ4 a'wakilkangi mode degeneratif tiga kali (peregangan asimetris siagang peregangan asimetris, masing-masing). 22,23,24 Hasil karakterisasi ampa'piitteangi angkua rie'na kotoran amonium assarei puncak tambahan ri nomor gelombang 1143 cm-1 (nitanrai siagang lingkarang eja ri gambara). Puncak tambahan ri 1143 cm-1 a'nassai angkua rie'na ion NH4+, tena na niparhatikang konsentrasina, a'jari saba'na distorsi struktur kisi, na a'jari saba'na a'pinra frekuensi getaran molekul ion sulfat ilalang ri kristal.
Situru hasil XRD siagang FTIR terkait perilaku kinetik pertumbuhan kristal siagang energi aktivasi, gambara 8 ampa'piitteangi skema proses kristalisasi nikel sulfat heksahidrat siagang tambahan kotoran NH4+. Punna tena kotoran, ion Ni2+ la'reaksi siagang H2O untu' a'bentu' hidrat nikel [Ni(6H2O)]2−. Nampa, nikel hidrat spontan a'samaturu' siagang ion SO42− untu' a'bentu' inti Ni(SO4)2 6H2O siagang a'bakka' a'jari kristal nikel sulfat heksahidrat. Punna konsentrasi kotoran amonium labbi rannu (2,5 g/L atau kurang) nitambai mange ri larutan, [Ni(6H2O)]2− susai a'samaturu' sukku' siagang ion SO42− nasaba' ion [Ni(6H2O)]2− siagang NH4+ a'saing untu' a'samaturu' siagang ion SO42−, manna mamo rie' ija ion sulfat sukku' untu' a'reaksi siagang ruaya ion. Anne situasi a'jari saba' na pila' katambang energi aktivasi kristalisasi siagang pila' lammai pa'bakka'na kristal. 14,25 Punna lebaki nikel sulfat heksahidrat inti ni bentu siagang attimbo ajari kristal, ion NH4+ siagang (NH4)2SO4 jai ni serap ri tompo kristal. anne ampakasingaraki angngapa na kelompok fungsional ion SO4− (nomor gelombang 1143 cm−1) ri sampel NSH-8 siagang NSH-12 tuli ni bentu tena proses doping. Punna tinggi konsentrasi kotoran, ion NH4+ appakkaramulami antama ri struktur kristal, a'bentu' garam ganda. 16 Anne kajariangna kajariang lanri kurangna ion SO42− ri larutan, siagang ion SO42− a'reppese' mange ri hidrat nikel la'bi linta' naia ion amonium. anne mekanisme na promosikan nukleasi siagang pertumbuhang garam ganda. Ri wattu proses alloying, Ni(SO4)2 6H2O siagang (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O inti ni bentu secara bersamaan, na anjari saba na pilak jaina inti ni gappa. Peningkatan jumlah inti mendorong percepatan pertumbuhan kristal dan penurunan energi aktivasi.
Reaksi kimia larut nikel sulfat heksahidrat ri laleng je'ne', natambai sike'de' siagang jai amonium sulfat, nampa nigaukang proses kristalisasi akkullei nipau kamma anne:
Hasil karakterisasi SEM ni pa'piitteang ri gambara 9. Hasil karakterisasi a'pa'piitteang angkua jaina garam amonium ni tambai siagang rasio pa'bissa-bissaang anre' na signifikan na pengaruhi bentu' kristal. Ukurang kristal yang terbentuk tetap relatif konstan, meskipun kristal yang lebih besar muncul di beberapa titik. Mingka, karakterisasi lanjutang paralluiji untu' ampattantui wassele'na konsentrasi garam amonium siagang rasio pa'bissaang ri ukurang rata-rata kristal ni bentu'.
Morfologi kristal NiSO4 6H2O: (a-e) 0,5%, (f-j) 1%, (h-o) 1,5% siagang (p-u) 2% rasio biji ampa'piitteangi pa'pinraang konsentrasi NH4+ battu rate mange ri rawa, iamintu 0, 1,25, 2,5, 3,75, siagang 5/L, massing-massing.
Gambar 10a ampa'piitteangi kurva TGA kristal siagang konsentrasi kotoran yang berbeda. Analisis TGA nigaukangi ri sampel siagang rasio pa'bissa 2%. Analisis XRD nigaukang tongi ri sampel NSH-20 untuk ampattantui senyawa ni bentu. Hasil XRD ni pa'piitteang ri gambara 10b napa'nassai pa'pinraang ri struktur kristal. Pangngukkurukang termogravimetri ampa'piitteangi angkua sikontu kristal ni sintesis ampa'piitteangi stabilitas termal sanggenna 80°C. Nampa, battala kristalna naung 35% punna suhuna nai' mange ri 200°C. Panra'na tane'na kristal iamintu lanri proses dekomposisi, iamintu panra'na 5 molekul je'ne' untu' a'bentu' NiSO4 H2O. Ri wattu temperatura nai' mange ri 300-400°C, tane'na kristal naung pole. Penurunan berat kristal kira-kira 6,5%, sementara penurunan berat sampel kristal NSH-20 tinggi sike'de', tepat 6,65%. Dekomposisi ion NH4+ anjari gas NH3 ri sampel NSH-20 a'jari reduksi tinggi sike'de'. Ri wattu nai'na suhu battu ri 300 mange ri 400°C, battala'na kristala naung, na'jari ngasengi kristala nia' struktur NiSO4. Natambai suhu battu ri 700°C mange ri 800°C na pa'jari struktur kristal a'pinra a'jari NiO, na pa'jari assulu' gas SO2 siagang O2.25,26
Kemurnian kristal nikel sulfat heksahidrat ni tentukan siagang ansalidiki konsentrasi NH4+ ammake instrumen DC-Arc ICP-MS. Kemurnian kristal nikel sulfat ni tentukan siagang rumus (5).
Punna Ma iami antu massa kotoran ri laleng kristal (mg), Mo iami antu massa kristal (mg), Ca iami antu konsentrasi kotoran ri laleng larutan (mg/l), V iami antu volume larutan (l).
Gambar 11 ampa'piitteangi kemurnian kristal nikel sulfat heksahidrat. Nilai kemurnian iami antu nilai rata-rata 3 sipa'. Hasilna ampa'piitteangi angkua rasio pa'bissaang siagang konsentrasi kekotoran langsung a'kulle a'jari kemurnian kristal nikel sulfat ni bentu'. Labbi tinggi konsentrasi kotoran, labbi lompoi penyerapan kotoran, na wassele'na labbi rannu kemurnian kristal ni bentu'. Mingka, pola penyerapan kotoran akkullei a'pinra tagannakkang ri konsentrasi kotoran, siagang grafik hasilna ampa'piitteangi angkua penyerapan kotoran secara keseluruhan ri kristal tena na'pinra signifikan. Nampa pole, anne wassele'na ampa'piitteangi tongi angkanaya rasio pa'bissa tinggia akkullei ampa'jari bajiki kemurnian kristal. Anne fenomena akkullei kajariang nasaba punna sanna' jaina inti kristal ni bentu' ni konsentrasikan ri inti nikel, probabilitas ion nikel a'rappungang ri nikel labbi tinggi. 27
Anne pa'pilajaranga ampa'piitteangi angkua ion amonium (NH4+) sanna'i na pengaruhi proses kristalisasi siagang sipa' kristal nikel sulfat heksahidrat, siagang napa'piitteang tongi pangaru rasio biji ri proses kristalisasi.
Ri konsentrasi amonium irate ri 2,5 g/l, hasil kristal siagang laju pertumbuhan kristal ancuru. Ri konsentrasi amonium irate ri 2,5 g/l, hasil kristal siagang laju pertumbuhan kristal natambai.
Pa'tambaiang kotoran mange ri larutan nikel natambai persaingan antara ion NH4+ siagang [Ni(6H2O)]2− untuk SO42−, na anjari pa'naikanna energi aktivasi. Panra'na energi aktivasi ribokoangna nitambai konsentrasi tinggi kotoranna iamintu lanri antama'na ion NH4+ ri struktur kristal, sa'genna a'jari garam ganda (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O.
Pake rasio pa'bissaang tinggi akkullei na pa'pilajari wassele' kristal, laju pa'bakka'na kristal siagang kemurnian kristal nikel sulfat heksahidrat.
Demirel, HS, siagang maraengannaya. Kristalisasi antipelarut hidrat nikel sulfat kelas baterai ri wattu pammodelang laterit. Sept. Purification Technology, 286, 120473. https://doi.org/10.1016/J.SEPPUR.2022.120473 (2022).
Saguntala, P. siagang Yasota, P. Aplikasi optik kristal nikel sulfat ri suhu tinggi: Studi karakterisasi siagang asam amino nitambai salaku dopan. Mater. Anne alloa Proc. 9, 669–673. https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2018.10.391 (2019).
Babaahmadi, V., et al. Elektrodeposisi pola nikel ri tompo tekstil siagang cetakan ni mediasi poliol ri oksida grafena ni kurangi. Jurnal Teknik Fisika dan Kimia Permukaan Koloid 703, 135203. https://doi.org/10.1016/J.COLSURFA.2024.135203 (2024).
Fraser, J., Anderson, J., Lazuen, J., siagang maraengannaya. “Permintaan masa depan siagang keamanan pasokan nikel untuk baterai kendaraan listrik.” Kantoro publikasi ri uni eropa; (2021). https://doi.org/10.2760/212807
Hahn, B., Böckman, O., Wilson, BP, Lundström, M. siagang Louhi-Kultanen, M. Pemurnian nikel sulfat dengan kristalisasi batch dengan pendinginan. Teknologi Teknik Kimia 42(7), 1475–1480. https://doi.org/10.1002/CEAT.201800695 (2019).
Ma, Y. et al. Aplikasi metode presipitasi siagang kristalisasi ri pa'gambang garam logam untuk bahan baterai lithium-ion: tinjauang. Logam. 10(12), 1-16. https://doi.org/10.3390/MET10121609 (2020).
Masalov, VM, et al. Pa'bakka'na nikel sulfat heksahidrat (α-NiSO4.6H2O) kristal tunggal ilalang kondisi gradien suhu keadaan mantap. Kristalografi. 60(6), 963–969. https://doi.org/10.1134/S1063774515060206 (2015).
Choudhury, RR et al. α-Nikel sulfat heksahidrat kristal: Hubunganna kondisi pa'bakka, struktur kristal, siagang sipa'na. JApCr. 52, 1371–1377. https://doi.org/10.1107/S1600576719013797FILE (2019).
Hahn, B., Böckman, O., Wilson, BP, Lundström, M. siagang Louhi-Kultanen, M. Pemurnian nikel sulfat dengan kristalisasi batch-cooled. Teknologi Teknik Kimia 42(7), 1475–1480. https://doi.org/10.1002/ceat.201800695 (2019).