nature.com غا كىرگىنىڭىزگە رەھمەت. سىز ئىشلىتىۋاتقان تور كۆرگۈچنىڭ نەشرىدە CSS قوللاش دائىرىسى چەكلىك. ئەڭ ياخشى تەجرىبە ئۈچۈن، تور كۆرگۈچنىڭ ئەڭ يېڭى نەشرىنى ئىشلىتىشىڭىزنى (ياكى Internet Explorer دا ماسلىشىشچانلىق ھالىتىنى ئېتىۋېتىشىڭىزنى) تەۋسىيە قىلىمىز. بۇنىڭدىن باشقا، داۋاملىق قوللاشنى كاپالەتلەندۈرۈش ئۈچۈن، بۇ تور بېكەتتە ئۇسلۇبلار ياكى JavaScript بولمايدۇ.
بۇ تەتقىقات ئۈزۈلمەي سوۋۇتۇش كىرىستاللىشىشى ئاستىدا NH4+ ئارىلاشمىلىرى ۋە ئۇرۇق نىسبىتىنىڭ نىكېل سۇلفات گېكساگىدراتنىڭ ئۆسۈش مېخانىزمى ۋە ئىقتىدارىغا بولغان تەسىرىنى تەكشۈرىدۇ، شۇنداقلا NH4+ ئارىلاشمىلىرىنىڭ ئۆسۈش مېخانىزمى، ئىسسىقلىق خۇسۇسىيىتى ۋە نىكېل سۇلفات گېكساگىدراتنىڭ فۇنكسىيە گۇرۇپپىلىرىغا بولغان تەسىرىنى تەكشۈرىدۇ. ئارىلاشمىلارنىڭ تۆۋەن قويۇقلۇقىدا، Ni2+ ۋە NH4+ ئىئونلىرى SO42− بىلەن باغلىنىش ئۈچۈن رىقابەتلىشىدۇ، نەتىجىدە كىرىستالنىڭ مەھسۇلات مىقدارى ۋە ئۆسۈش سۈرئىتى تۆۋەنلەيدۇ ھەمدە كىرىستاللىشىش ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسى ئاشىدۇ. ئارىلاشمىلارنىڭ يۇقىرى قويۇقلۇقىدا، NH4+ ئىئونلىرى كىرىستال قۇرۇلمىسىغا قوشۇلۇپ، مۇرەككەپ تۇز (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O ھاسىل قىلىدۇ. مۇرەككەپ تۇزنىڭ ھاسىل بولۇشى كىرىستالنىڭ مەھسۇلات مىقدارى ۋە ئۆسۈش سۈرئىتىنىڭ ئېشىشى ۋە كىرىستاللىشىش ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسىنىڭ تۆۋەنلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. يۇقىرى ۋە تۆۋەن NH4+ ئىئون قويۇقلۇقىنىڭ بولۇشى تورنىڭ بۇرمىلىنىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ، ھەمدە كىرىستاللار 80 سېلسىيە گرادۇسقىچە بولغان تېمپېراتۇرىدا ئىسسىقلىق جەھەتتىن مۇقىم بولىدۇ. بۇنىڭدىن باشقا، NH4+ ئارىلاشمىلىرىنىڭ كىرىستال ئۆسۈش مېخانىزمىغا بولغان تەسىرى ئۇرۇق نىسبىتىدىن چوڭ. ئارىلاشما ماددىلارنىڭ قويۇقلۇقى تۆۋەن بولغاندا، ئارىلاشما ماددىلارنى كىرىستالغا چاپلاش ئاسان؛ قويۇقلۇقى يۇقىرى بولغاندا، ئارىلاشما ماددىلارنى كىرىستالغا قوشۇش ئاسان. ئۇرۇق نىسبىتى كىرىستالنىڭ مەھسۇلات مىقدارىنى زور دەرىجىدە ئاشۇرۇپ، كىرىستالنىڭ ساپلىقىنى سەل ياخشىلىيالايدۇ.
نىكېل سۇلفات گېكساگىدرات (NiSO4 6H2O) ھازىر باتارېيە ئىشلەپچىقىرىش، ئېلېكترو قاپلاش، كاتالىزاتور، ھەتتا يېمەكلىك، ماي ۋە ئەتىر ئىشلەپچىقىرىش قاتارلىق ھەر خىل كەسىپلەردە ئىشلىتىلىدىغان مۇھىم ماتېرىيال. 1،2،3 ئۇنىڭ ئەھمىيىتى نىكېل ئاساسلىق لىتىي ئىئون (LiB) باتارېيەسىگە تايىنىدىغان ئېلېكتر ماشىنىلىرىنىڭ تېز تەرەققىي قىلىشىغا ئەگىشىپ ئېشىپ بارماقتا. NCM 811 قاتارلىق يۇقىرى نىكېل قېتىشمىلىرىنىڭ ئىشلىتىلىشى 2030-يىلغا بارغاندا ئاساسلىق ئورۇندا تۇرۇشى، نىكېل سۇلفات گېكساگىدراتقا بولغان ئېھتىياجنىڭ تېخىمۇ ئېشىشى مۆلچەرلەنمەكتە. قانداقلا بولمىسۇن، بايلىق چەكلىمىسى سەۋەبىدىن، ئىشلەپچىقىرىش ئېشىۋاتقان ئېھتىياجغا يېتىشەلمەسلىكى، تەمىنلەش بىلەن ئېھتىياج ئوتتۇرىسىدا پەرق پەيدا قىلىشى مۇمكىن. بۇ كەمچىللىك بايلىقنىڭ بار-يوقلۇقى ۋە باھا مۇقىملىقىغا بولغان ئەندىشىنى قوزغىدى، يۇقىرى ساپلىقتىكى، مۇقىم باتارېيە دەرىجىلىك نىكېل سۇلفاتنى ئۈنۈملۈك ئىشلەپچىقىرىشنىڭ زۆرۈرلۈكىنى ئوتتۇرىغا قويدى. 1،4
نىكېل سۇلفات گېكساگىدرات ئىشلەپچىقىرىش ئادەتتە كىرىستاللاشتۇرۇش ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشىدۇ. ھەر خىل ئۇسۇللار ئىچىدە، سوۋۇتۇش ئۇسۇلى كەڭ قوللىنىلىدىغان ئۇسۇل بولۇپ، ئېنېرگىيە سەرپىياتى تۆۋەن ۋە ساپلىقى يۇقىرى ماتېرىياللارنى ئىشلەپچىقىرىش ئىقتىدارىغا ئىگە. 5،6 ئۈزۈلمەي سوۋۇتۇش كىرىستاللاشتۇرۇش ئارقىلىق نىكېل سۇلفات گېكساگىدراتنى كىرىستاللاشتۇرۇش تەتقىقاتى زور ئىلگىرىلەشلەرگە ئېرىشتى. ھازىر، كۆپىنچە تەتقىقاتلار تېمپېراتۇرا، سوۋۇتۇش سۈرئىتى، ئۇرۇق چوڭلۇقى ۋە pH قىممىتى قاتارلىق پارامېتىرلارنى ئەلالاشتۇرۇش ئارقىلىق كىرىستاللاشتۇرۇش جەريانىنى ياخشىلاشقا مەركەزلەشكەن. 7،8،9 مەقسەت قولغا كەلتۈرۈلگەن كىرىستاللارنىڭ كىرىستال مەھسۇلاتى ۋە ساپلىقىنى ئاشۇرۇشتىن ئىبارەت. قانداقلا بولمىسۇن، بۇ پارامېتىرلارنى ئومۇميۈزلۈك تەتقىق قىلىشقا قارىماي، كىرىستاللاشتۇرۇش نەتىجىسىگە بولغان قوشۇلمىلارنىڭ، بولۇپمۇ ئاممونىي (NH4+) نىڭ تەسىرىگە دىققەت قىلىشتا يەنىلا چوڭ پەرق بار.
نىكېلنى كىرىستاللاشتۇرۇشتا ئىشلىتىلىدىغان نىكېل ئېرىتمىسىدە ئاممونىي قوشۇلمىلىرى بولۇشى مۇمكىن، چۈنكى ئېلىش جەريانىدا ئاممونىي قوشۇلمىلىرى مەۋجۇت. ئاممونىي ئادەتتە سوپۇنلاشتۇرغۇچى ماددا سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدۇ، بۇ نىكېل ئېرىتمىسىدە ئاز مىقداردا NH4+ قالدۇرىدۇ. 10،11،12 ئاممونىي قوشۇلمىلىرىنىڭ ھەممە يەردە مەۋجۇت بولۇشىغا قارىماي، ئۇلارنىڭ كىرىستال قۇرۇلمىسى، ئۆسۈش مېخانىزمى، ئىسسىقلىق خۇسۇسىيىتى، ساپلىقى قاتارلىق كىرىستال خۇسۇسىيەتلىرىگە بولغان تەسىرى تېخى تولۇق چۈشىنىلمىگەن. ئۇلارنىڭ تەسىرى توغرىسىدىكى چەكلىك تەتقىقات مۇھىم، چۈنكى قوشۇلمىلار كىرىستالنىڭ ئۆسۈشىگە توسقۇنلۇق قىلىشى ياكى ئۆزگەرتىشى مۇمكىن، بەزى ئەھۋاللاردا توسقۇنلۇق رولىنى ئويناپ، مېتاتۇراقلىق ۋە مۇقىم كىرىستال شەكىللەر ئوتتۇرىسىدىكى ئۆتكۈنچىگە تەسىر كۆرسىتىدۇ. 13،14 شۇڭا بۇ تەسىرلەرنى چۈشىنىش سانائەت نۇقتىسىدىن ئېيتقاندا ئىنتايىن مۇھىم، چۈنكى قوشۇلمىلار مەھسۇلات سۈپىتىگە تەسىر كۆرسىتىشى مۇمكىن.
بۇ تەتقىقاتنىڭ مەقسىتى ئاممونىي قوشۇلمىلىرىنىڭ نىكېل كىرىستاللىرىنىڭ خۇسۇسىيىتىگە بولغان تەسىرىنى تەكشۈرۈش ئىدى. قوشۇلمىلارنىڭ تەسىرىنى چۈشىنىش ئارقىلىق، ئۇلارنىڭ سەلبىي تەسىرىنى كونترول قىلىش ۋە ئەڭ تۆۋەن چەككە چۈشۈرۈش ئۈچۈن يېڭى ئۇسۇللارنى تەرەققىي قىلدۇرغىلى بولىدۇ. بۇ تەتقىقات يەنە قوشۇلمىلارنىڭ قويۇقلۇقى بىلەن ئۇرۇق نىسبىتىنىڭ ئۆزگىرىشى ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەتنى تەكشۈردى. ئۇرۇق ئىشلەپچىقىرىش جەريانىدا كەڭ قوللىنىلغاچقا، بۇ تەتقىقاتتا ئۇرۇق پارامېتىرلىرى ئىشلىتىلدى، بۇ ئىككى ئامىل ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەتنى چۈشىنىش ناھايىتى مۇھىم. 15 بۇ ئىككى پارامېتىرنىڭ تەسىرى كىرىستال مەھسۇلاتى، كىرىستال ئۆسۈش مېخانىزمى، كىرىستال قۇرۇلمىسى، مورفولوگىيە ۋە ساپلىقنى تەتقىق قىلىشتا ئىشلىتىلدى. بۇنىڭدىن باشقا، پەقەت NH4+ قوشۇلمىلىرىنىڭ تەسىرى ئاستىدا كىرىستاللارنىڭ كىنېتىك ھەرىكىتى، ئىسسىقلىق خۇسۇسىيىتى ۋە فۇنكسىيە گۇرۇپپىلىرى تېخىمۇ چوڭقۇر تەكشۈرۈلدى.
بۇ تەتقىقاتتا ئىشلىتىلگەن ماتېرىياللار GEM تەمىنلىگەن نىكېل سۇلفات گېكساگىدرات (NiSO4 6H2O، ≥ 99.8%)؛ تىيەنجىن خۇاشېڭ شىركىتىدىن سېتىۋېلىنغان ئاممونىي سۇلفات ((NH4)SO4، ≥ 99%)؛ دىستىللانغان سۇ. ئىشلىتىلگەن ئۇرۇق كرىستالى NiSO4 6H2O بولۇپ، ئۇ ئېزىلىپ، ئېلىنىپ، 0.154 مىللىمېتىرلىق بىردەك زەررىچە چوڭلۇقى ھاسىل قىلىندى. NiSO4 6H2O نىڭ خۇسۇسىيىتى 1-جەدۋەل ۋە 1-رەسىمدە كۆرسىتىلدى.
NH4+ ئارىلاشمىلىرى ۋە ئۇرۇق نىسبىتىنىڭ نىكېل سۇلفات گېكساگىدراتنىڭ كىرىستاللىشىشىغا بولغان تەسىرى ئارىلىق سوۋۇتۇش ئارقىلىق تەكشۈرۈلدى. بارلىق سىناقلار دەسلەپكى تېمپېراتۇرا 25 سېلسىيە گرادۇستا ئېلىپ بېرىلدى. سۈزۈش جەريانىدا تېمپېراتۇرا كونترول قىلىش چەكلىمىسىنى ئويلىشىپ، 25 سېلسىيە گرادۇس كىرىستاللىشىش تېمپېراتۇرىسى قىلىپ تاللاندى. تۆۋەن تېمپېراتۇرىلىق بۇچنېر قۇۋۇرى ئارقىلىق قىزىق ئېرىتمىلەرنى سۈزۈش جەريانىدا تېمپېراتۇرىنىڭ تۇيۇقسىز ئۆزگىرىشى كىرىستاللىشىشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىشى مۇمكىن. بۇ جەريان كىنېتىكىسى، ئارىلاشمىلارنىڭ سۈمۈرۈلۈشى ۋە ھەر خىل كىرىستال خۇسۇسىيەتلىرىگە زور دەرىجىدە تەسىر كۆرسىتىدۇ.
نىكېل ئېرىتمىسى ئالدى بىلەن 224 گرام NiSO4 6H2O نى 200 مىللىلىتىرلىق سۇدا ئېرىتىش ئارقىلىق تەييارلانغان. تاللانغان قويۇقلۇق ئاشقىنلىق (S) = 1.109 گە ماس كېلىدۇ. ئاشقىنلىق ئېرىگەن نىكېل سۇلفات كىرىستاللىرىنىڭ ئېرىشچانلىقى بىلەن نىكېل سۇلفات گېكساگىدراتنىڭ 25 سېلسىيە گرادۇستا ئېرىشچانلىقىنى سېلىشتۇرۇش ئارقىلىق بېكىتىلدى. تېمپېراتۇرا دەسلەپكى سەۋىيەگە چۈشكەندە ئۆزلۈكىدىن كىرىستاللىشىشنىڭ ئالدىنى ئېلىش ئۈچۈن تۆۋەنرەك ئاشقىنلىق تاللانغان.
NH4+ ئىئون قويۇقلۇقىنىڭ كىرىستاللىشىش جەريانىغا بولغان تەسىرى نىكېل ئېرىتمىسىگە (NH4)2SO4 قوشۇش ئارقىلىق تەكشۈرۈلدى. بۇ تەتقىقاتتا ئىشلىتىلگەن NH4+ ئىئون قويۇقلۇقى 0، 1.25، 2.5، 3.75 ۋە 5 g/L بولدى. ئېرىتمە تەكشى ئارىلاشتۇرۇشنى كاپالەتلەندۈرۈش ئۈچۈن، 300 ئايلىنىش سۈرئىتىدە ئارىلاشتۇرۇپ، 60 سېلسىيە گرادۇستا 30 مىنۇت قىزىتىلدى. ئاندىن ئېرىتمە ئارزۇ قىلىنغان رېئاكسىيە تېمپېراتۇرىسىغا سوۋۇتۇلدى. تېمپېراتۇرا 25 سېلسىيە گرادۇسقا يەتكەندە، ئېرىتمىگە ئوخشىمىغان مىقداردىكى ئۇرۇق كىرىستاللىرى (ئۇرۇق نىسبىتى 0.5%، 1%، 1.5% ۋە 2%) قوشۇلدى. ئۇرۇق نىسبىتى ئۇرۇقنىڭ ئېغىرلىقى بىلەن ئېرىتمىدىكى NiSO4 6H2O نىڭ ئېغىرلىقىنى سېلىشتۇرۇش ئارقىلىق بېكىتىلدى.
ئۇرۇق كىرىستاللىرىنى ئېرىتمىگە قوشقاندىن كېيىن، كىرىستاللىشىش جەريانى تەبىئىي ھالدا يۈز بەردى. كىرىستاللىشىش جەريانى 30 مىنۇت داۋاملاشتى. ئېرىتمە توپلانغان كىرىستاللارنى ئېرىتمىدىن تېخىمۇ ئايرىش ئۈچۈن، سۈزگۈچ پرېس ئارقىلىق سۈزۈلدى. سۈزۈش جەريانىدا، قايتا كىرىستاللىشىش ئېھتىماللىقىنى ئەڭ تۆۋەن چەككە چۈشۈرۈش ۋە ئېرىتمىدىكى ئارىلاشمىلارنىڭ كىرىستال يۈزىگە چاپلىشىشىنى ئەڭ تۆۋەن چەككە چۈشۈرۈش ئۈچۈن، كىرىستاللار دائىم ئېتانول بىلەن يۇيۇلدى. كىرىستاللار ئېتانولدا ئېرىمەيدىغان بولغاچقا، كىرىستاللارنى يۇيۇش ئۈچۈن ئېتانول تاللاندى. سۈزۈلگەن كىرىستاللار 50 سېلسىيە گرادۇسلۇق تەجرىبىخانا ئىنكۇباتورىغا قويۇلدى. بۇ تەتقىقاتتا ئىشلىتىلگەن تەپسىلىي تەجرىبە پارامېتىرلىرى 2-جەدۋەلدە كۆرسىتىلدى.
كىرىستال قۇرۇلمىسى XRD ئەسۋابى (SmartLab SE—HyPix-400) ئارقىلىق بېكىتىلدى ۋە NH4+ بىرىكمىلىرىنىڭ بارلىقى بايقالدى. كىرىستال مورفولوگىيەسىنى تەھلىل قىلىش ئۈچۈن SEM خاراكتېرى (Apreo 2 HiVac) ئېلىپ بېرىلدى. كىرىستاللارنىڭ ئىسسىقلىق خۇسۇسىيىتى TGA ئەسۋابى (TG-209-F1 Libra) ئارقىلىق بېكىتىلدى. فۇنكسىيە گۇرۇپپىلىرى FTIR (JASCO-FT/IR-4X) ئارقىلىق ئانالىز قىلىندى. ئەۋرىشكەنىڭ ساپلىقى ICP-MS ئەسۋابى (Prodigy DC Arc) ئارقىلىق بېكىتىلدى. ئەۋرىشكە 0.5 گرام كىرىستالنى 100 مىللىلىتىر دىستىللانغان سۇدا ئېرىتىش ئارقىلىق تەييارلاندى. كىرىستاللىشىش ئۈنۈمى (x) (1) فورمۇلا بويىچە چىقىش كىرىستالىنىڭ ماسسىسىنى كىرىش كىرىستالىنىڭ ماسسىسىغا بۆلۈش ئارقىلىق ھېسابلىنىدۇ.
بۇ يەردە x 0 دىن 1 گىچە بولغان كىرىستال مەھسۇلات مىقدارى، mout چىقىش كىرىستاللىرىنىڭ ئېغىرلىقى (g)، min كىرىش كىرىستاللىرىنىڭ ئېغىرلىقى (g)، msol ئېرىتمەدىكى كىرىستاللارنىڭ ئېغىرلىقى، mseed بولسا ئۇرۇق كىرىستاللىرىنىڭ ئېغىرلىقى.
كىرىستال ئۆسۈش كىنېتىكىسىنى بېكىتىش ۋە ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيە قىممىتىنى مۆلچەرلەش ئۈچۈن كىرىستاللىشىش ئۈنۈمى تېخىمۇ تەكشۈرۈلدى. بۇ تەتقىقات %2 ئۇرۇق سېلىش نىسبىتى ۋە ئىلگىرىكىگە ئوخشاش تەجرىبە ئۇسۇلى بىلەن ئېلىپ بېرىلدى. ئىزوتېرمىك كىرىستاللىشىش كىنېتىكىسى پارامېتىرلىرى كىرىستاللىشىش ۋاقتى (10، 20، 30 ۋە 40 مىنۇت) ۋە دەسلەپكى تېمپېراتۇرا (25، 30، 35 ۋە 40 سېلسىيە گرادۇس) دىكى كىرىستال ئۈنۈمىنى باھالاش ئارقىلىق بېكىتىلدى. دەسلەپكى تېمپېراتۇرىدا تاللانغان قويۇقلۇق ئايرىم-ئايرىم ھالدا 1.109، 1.052، 1 ۋە 0.953 نىڭ ئارتۇق تويۇنۇش (S) قىممىتىگە ماس كەلدى. ئارتۇق تويۇنۇش قىممىتى ئېرىگەن نىكېل سۇلفات كىرىستاللىرىنىڭ ئېرىشچانلىقى بىلەن دەسلەپكى تېمپېراتۇرىدا نىكېل سۇلفات گېكساگىدراتنىڭ ئېرىشچانلىقىنى سېلىشتۇرۇش ئارقىلىق بېكىتىلدى. بۇ تەتقىقاتتا، NiSO4 6H2O نىڭ 200 مىللىلىتىر سۇدا ھەر خىل تېمپېراتۇرىدا، قوشۇلمىغان ئېرىشچانلىقى 2-رەسىمدە كۆرسىتىلدى.
Johnson-Mail-Avrami (JMA نەزەرىيەسى) ئىزوتېرمىك كىرىستاللىشىش ھەرىكىتىنى تەھلىل قىلىشقا ئىشلىتىلىدۇ. JMA نەزەرىيەسى تاللانغان، چۈنكى ئېرىتمىگە ئۇرۇق كىرىستاللىرى قوشۇلمىغۇچە كىرىستاللىشىش جەريانى يۈز بەرمەيدۇ. JMA نەزەرىيەسى تۆۋەندىكىدەك تەسۋىرلىنىدۇ:
بۇ يەردە x(t) t ۋاقىتتىكى ئۆزگىرىشنى، k ئۆزگىرىش سۈرئىتى تۇراقلىقىنى، t ئۆزگىرىش ۋاقتىنى، n بولسا ئاۋرامى كۆرسەتكۈچىنى كۆرسىتىدۇ. 3-فورمۇلا (2) فورمۇلادىن ئېلىنغان. كىرىستاللىشىشنىڭ ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيىسى ئاررېنىئۇس تەڭلىمىسىنى ئىشلىتىپ بېكىتىلىدۇ:
بۇ يەردە kg رېئاكسىيە سۈرئىتى تۇراقلىقى، k0 تۇراقلىق قىممەت، Eg كرىستال ئۆسۈشىنىڭ ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسى، R مولار گاز تۇراقلىقى (R=8.314 J/mol K)، T بولسا ئىزوتېرمىك كرىستاللىشىش تېمپېراتۇرىسى (K).
3a-رەسىمدە ئۇرۇق سېلىش نىسبىتى ۋە قوشۇمچە ماددىلارنىڭ قويۇقلۇقىنىڭ نىكېل كىرىستاللىرىنىڭ ھوسۇلىغا تەسىر كۆرسىتىدىغانلىقى كۆرسىتىلگەن. ئېرىتمىدىكى قوشۇمچە ماددىلارنىڭ قويۇقلۇقى 2.5 g/L غا ئۆرلىگەندە، كىرىستال ھوسۇلى %7.77 تىن %6.48 گىچە (ئۇرۇق نىسبىتى %0.5) ۋە %10.89 دىن %10.32 گىچە (ئۇرۇق نىسبىتى %2) تۆۋەنلىگەن. قوشۇمچە ماددىلارنىڭ قويۇقلۇقىنىڭ تېخىمۇ ئېشىشى كىرىستال ھوسۇلىنىڭ ماس ھالدا ئېشىشىغا ئېلىپ كەلگەن. ئۇرۇق سېلىش نىسبىتى %2 ۋە قوشۇمچە ماددىلارنىڭ قويۇقلۇقى 5 g/L بولغاندا ئەڭ يۇقىرى ھوسۇل %17.98 گە يەتكەن. قوشۇمچە ماددىلارنىڭ قويۇقلۇقىنىڭ ئېشىشى بىلەن كىرىستال ھوسۇلى ئەندىزىسىدىكى ئۆزگىرىشلەر كىرىستال ئۆسۈش مېخانىزمىدىكى ئۆزگىرىشلەر بىلەن مۇناسىۋەتلىك بولۇشى مۇمكىن. قوشۇمچە ماددىلارنىڭ قويۇقلۇقى تۆۋەن بولغاندا، Ni2+ ۋە NH4+ ئىئونلىرى SO42− بىلەن باغلىنىش ئۈچۈن رىقابەتلىشىدۇ، بۇ نىكېلنىڭ ئېرىتمىدىكى ئېرىشچانلىقىنىڭ ئېشىشىغا ۋە كىرىستال ھوسۇلىنىڭ تۆۋەنلىشىگە ئېلىپ كېلىدۇ. 14 ئارىلاشما قويۇقلۇقى يۇقىرى بولغاندا، رىقابەت جەريانى يەنىلا يۈز بېرىدۇ، ئەمما بەزى NH4+ ئىئونلىرى نىكېل ۋە سۇلفات ئىئونلىرى بىلەن ماسلىشىپ، نىكېل ئاممونىي سۇلفاتنىڭ قوش تۇزىنى ھاسىل قىلىدۇ. 16 قوش تۇزنىڭ ھاسىل بولۇشى ئېرىگەن ماددىنىڭ ئېرىشچانلىقىنىڭ تۆۋەنلىشىگە ئېلىپ كېلىدۇ، شۇنىڭ بىلەن كىرىستال مەھسۇلاتىنى ئاشۇرىدۇ. ئۇرۇقلىنىش نىسبىتىنى ئاشۇرۇش كىرىستال مەھسۇلاتىنى ئۈزلۈكسىز ياخشىلىيالايدۇ. ئۇرۇقلار ئېرىگەن ئىئونلارنىڭ تەشكىللىنىشى ۋە كىرىستال ھاسىل قىلىشى ئۈچۈن دەسلەپكى يۈز كۆلىمى بىلەن تەمىنلەش ئارقىلىق يادرولىنىش جەريانىنى ۋە ئۆزلۈكىدىن كىرىستال ئۆسۈشىنى باشلىيالايدۇ. ئۇرۇقلىنىش نىسبىتى ئاشقانسېرى، ئىئونلارنىڭ تەشكىللىنىشى ئۈچۈن دەسلەپكى يۈز كۆلىمى ئاشىدۇ، شۇڭا تېخىمۇ كۆپ كىرىستال ھاسىل بولىدۇ. شۇڭا، ئۇرۇقلىنىش نىسبىتىنى ئاشۇرۇش كىرىستال ئۆسۈش سۈرئىتى ۋە كىرىستال مەھسۇلاتىغا بىۋاسىتە تەسىر كۆرسىتىدۇ. 17
NiSO4 6H2O نىڭ پارامېتىرلىرى: (a) كرىستال مەھسۇلات مىقدارى ۋە (b) نىكېل ئېرىتمىسىنىڭ ئوكۇل قىلىشتىن بۇرۇن ۋە كېيىنكى pH قىممىتى.
3b-رەسىمدە ئۇرۇق نىسبىتى ۋە قوشۇمچە ماددىلارنىڭ قويۇقلۇقى ئۇرۇق قوشۇشتىن بۇرۇن ۋە كېيىن نىكېل ئېرىتمىسىنىڭ pH قىممىتىگە تەسىر كۆرسىتىدىغانلىقى كۆرسىتىلگەن. ئېرىتمىنىڭ pH قىممىتىنى كۆزىتىشنىڭ مەقسىتى ئېرىتمىدىكى خىمىيىلىك تەڭپۇڭلۇقتىكى ئۆزگىرىشلەرنى چۈشىنىشتىن ئىبارەت. ئۇرۇق كىرىستاللىرىنى قوشۇشتىن بۇرۇن، ئېرىتمىنىڭ pH قىممىتى H+ پروتونلىرىنى قويۇپ بېرىدىغان NH4+ ئىئونلىرىنىڭ بولۇشى سەۋەبىدىن تۆۋەنلەيدۇ. قوشۇمچە ماددىلارنىڭ قويۇقلۇقىنى ئاشۇرۇش كۆپرەك H+ پروتونلىرىنىڭ قويۇپ بېرىلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ، شۇنىڭ بىلەن ئېرىتمىنىڭ pH قىممىتى تۆۋەنلەيدۇ. ئۇرۇق كىرىستاللىرىنى قوشقاندىن كېيىن، بارلىق ئېرىتمىلەرنىڭ pH قىممىتى ئاشىدۇ. pH يۈزلىنىشى كىرىستال مەھسۇلات مىقدارى يۈزلىنىشى بىلەن مۇسبەت مۇناسىۋەتلىك. ئەڭ تۆۋەن pH قىممىتى قوشۇمچە ماددىلارنىڭ قويۇقلۇقى 2.5 g/L ۋە ئۇرۇق نىسبىتى 0.5% بولغاندا قولغا كەلتۈرۈلدى. قوشۇمچە ماددىلارنىڭ قويۇقلۇقى 5 g/L غا يەتكەندە، ئېرىتمىنىڭ pH قىممىتى ئاشىدۇ. بۇ ھادىسە چۈشىنىشلىك، چۈنكى ئېرىتمىدىكى NH4+ ئىئونلىرىنىڭ بولۇشى ياكى سۈمۈرۈلۈشى، ياكى قوشۇلۇشى، ياكى كىرىستاللار تەرىپىدىن NH4+ ئىئونلىرىنىڭ سۈمۈرۈلۈشى ۋە قوشۇلۇشى سەۋەبىدىن تۆۋەنلەيدۇ.
كىرىستال ئۆسۈشىنىڭ كىنېتىك خاراكتېرىنى ئېنىقلاش ۋە كىرىستال ئۆسۈشىنىڭ ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسىنى ھېسابلاش ئۈچۈن كىرىستال چىقىش تەجرىبىسى ۋە ئانالىزى ئېلىپ بېرىلدى. ئىزوتېرمىك كىرىستاللىشىش كىنېتىكىسىنىڭ پارامېتىرلىرى «ئۇسۇللار» بۆلىكىدە چۈشەندۈرۈلدى. 4-رەسىمدە نىكېل سۇلفات كىرىستال ئۆسۈشىنىڭ كىنېتىك خاراكتېرىنى كۆرسىتىدىغان جونسون-مېھل-ئاۋرامى (JMA) گىرافىكى كۆرسىتىلدى. بۇ گىرافىك ln[− ln(1− x(t))] قىممىتىنى ln t قىممىتىگە سېلىشتۇرۇش ئارقىلىق ھاسىل قىلىندى (3-تەڭلىمە). گىرافىكتىن ئېرىشكەن گرادىيېنت قىممەتلىرى ئۆسۈۋاتقان كىرىستالنىڭ چوڭلۇقى ۋە ئۆسۈش مېخانىزمىنى كۆرسىتىدىغان JMA كۆرسەتكۈچى (n) قىممەتلىرىگە ماس كېلىدۇ. كېسىش قىممىتى بولسا ln k تۇراقلىقى بىلەن ئىپادىلىنىدىغان ئۆسۈش سۈرئىتىنى كۆرسىتىدۇ. JMA كۆرسەتكۈچى (n) قىممەتلىرى 0.35 تىن 0.75 گىچە بولىدۇ. بۇ n قىممەت كىرىستاللارنىڭ بىر ئۆلچەملىك ئۆسۈشى بارلىقىنى ۋە تارقىلىش كونترول قىلىنىدىغان ئۆسۈش مېخانىزمىغا ئەگىشىدىغانلىقىنى كۆرسىتىدۇ؛ 0 < n < 1 بىر ئۆلچەملىك ئۆسۈشنى كۆرسىتىدۇ، n < 1 بولسا تارقىلىش كونترول قىلىنىدىغان ئۆسۈش مېخانىزمىنى كۆرسىتىدۇ. 18 k تۇراقلىقىنىڭ ئېشىش سۈرئىتى تېمپېراتۇرا ئاشقانسېرى تۆۋەنلەيدۇ، بۇ تۆۋەن تېمپېراتۇرىدا كىرىستاللىشىش جەريانىنىڭ تېزراق يۈز بېرىدىغانلىقىنى كۆرسىتىدۇ. بۇ تۆۋەن تېمپېراتۇرىدا ئېرىتمىنىڭ ئارتۇق تويۇنۇش نىسبىتىنىڭ ئېشىشى بىلەن مۇناسىۋەتلىك.
جونسون-مېھل-ئاۋرامى (JMA) نىكېل سۇلفات گېكساگىدراتنىڭ ھەر خىل كىرىستاللىشىش تېمپېراتۇرىسىدىكى رەسىملىرى: (a) 25 سېلسىيە گرادۇس، (b) 30 سېلسىيە گرادۇس، (c) 35 سېلسىيە گرادۇس ۋە (d) 40 سېلسىيە گرادۇس.
قوشۇمچە ماددىلارنى قوشۇش ھەر قانداق تېمپېراتۇرىدا ئوخشاش ئۆسۈش سۈرئىتى ئەندىزىسىنى كۆرسەتتى. قوشۇمچە ماددىلارنىڭ قويۇقلۇقى 2.5 g/L بولغاندا، كىرىستال ئۆسۈش سۈرئىتى تۆۋەنلىدى، قوشۇمچە ماددىلارنىڭ قويۇقلۇقى 2.5 g/L دىن يۇقىرى بولغاندا، كىرىستال ئۆسۈش سۈرئىتى ئاشتى. ئىلگىرى دېيىلگەندەك، كىرىستال ئۆسۈش سۈرئىتى ئەندىزىسىدىكى ئۆزگىرىش ئېرىتمە ئىچىدىكى ئىئونلار ئوتتۇرىسىدىكى ئۆز-ئارا تەسىر مېخانىزمىنىڭ ئۆزگىرىشىدىن كېلىپ چىقىدۇ. قوشۇمچە ماددىلارنىڭ قويۇقلۇقى تۆۋەن بولغاندا، ئېرىتمە ئىچىدىكى ئىئونلار ئوتتۇرىسىدىكى رىقابەت جەريانى ئېرىگەن ماددىنىڭ ئېرىشچانلىقىنى ئاشۇرۇپ، كىرىستال ئۆسۈش سۈرئىتىنى تۆۋەنلىتىدۇ. 14 ئۇنىڭدىن باشقا، يۇقىرى قويۇقلۇقتىكى قوشۇمچە ماددىلارنى قوشۇش ئۆسۈش جەريانىنىڭ زور دەرىجىدە ئۆزگىرىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. قوشۇمچە ماددىلارنىڭ قويۇقلۇقى 3.75 g/L دىن ئاشقاندا، قوشۇمچە يېڭى كىرىستال يادرولىرى ھاسىل بولىدۇ، بۇ ئېرىگەن ماددىنىڭ ئېرىشچانلىقىنىڭ تۆۋەنلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ، شۇنىڭ بىلەن كىرىستال ئۆسۈش سۈرئىتىنى ئاشۇرىدۇ. يېڭى كىرىستال يادرولىرىنىڭ ھاسىل بولۇشىنى قوش تۇز (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O نىڭ ھاسىل بولۇشى ئارقىلىق كۆرسىتىشكە بولىدۇ. 16 كرىستال ئۆسۈش مېخانىزمىنى مۇھاكىمە قىلغاندا، رېنتىگېن نۇرى دىفراكسىيەسى نەتىجىسى قوش تۇزنىڭ شەكىللىنىشىنى جەزملەشتۈرىدۇ.
JMA گىرافىك فۇنكسىيەسى كىرىستاللىشىشنىڭ ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسىنى بېكىتىش ئۈچۈن تېخىمۇ باھالاندى. ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسى ئاررېنىئۇس تەڭلىمىسىنى ئىشلىتىپ ھېسابلاندى (تەڭلىمە (4) دە كۆرسىتىلدى). 5a-رەسىمدە ln(kg) قىممىتى بىلەن 1/T قىممىتى ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەت كۆرسىتىلدى. ئاندىن، ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسى گىرافىكتىن ئېرىشكەن گرادىيېنت قىممىتى ئارقىلىق ھېسابلىنىدۇ. 5b-رەسىمدە ھەر خىل ئارىلاشما قويۇقلۇق ئاستىدا كىرىستاللىشىشنىڭ ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيە قىممىتى كۆرسىتىلدى. نەتىجىلەردىن قارىغاندا، ئارىلاشما قويۇقلۇقىدىكى ئۆزگىرىشلەر ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسىگە تەسىر كۆرسىتىدۇ. ئارىلاشما قويۇقلۇقىسىز نىكېل سۇلفات كىرىستاللىرىنىڭ كىرىستاللىشىش ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسى 215.79 kJ/mol. ئارىلاشما قويۇقلۇقى 2.5 g/L غا يەتكەندە، ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسى %3.99 ئېشىپ 224.42 kJ/mol غا يېتىدۇ. ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسىنىڭ ئېشىشى كىرىستاللىشىش جەريانىنىڭ ئېنېرگىيە توسۇقىنىڭ ئېشىپ كەتكەنلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ، بۇ كىرىستال ئۆسۈش سۈرئىتى ۋە كىرىستال مەھسۇلاتىنىڭ تۆۋەنلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. ئارىلاشما قويۇقلۇقى 2.5 g/L دىن ئاشقاندا، كىرىستاللىشىشنىڭ ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسى كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە تۆۋەنلەيدۇ. 5 گرام/لىتىر ئارىلاشما قويۇقلۇقتا، ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسى 205.85 كىلوجول/مول بولۇپ، بۇ 2.5 گرام/لىتىر ئارىلاشما قويۇقلۇقتىكى ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسىدىن %8.27 تۆۋەن. ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسىنىڭ تۆۋەنلىشى كىرىستاللىشىش جەريانىنىڭ ئاسانلاشقانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ، بۇ كىرىستال ئۆسۈش سۈرئىتى ۋە كىرىستال مەھسۇلات مىقدارىنىڭ ئېشىشىغا ئېلىپ كېلىدۇ.
(a) ln(kg) نىڭ 1/T غا سېلىشتۇرغاندا گىرافىكىنى ماسلاشتۇرۇش ۋە (b) ھەر خىل ئارىلاشما قويۇقلۇقتىكى كىرىستاللىشىشنىڭ ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسى Eg.
كىرىستال ئۆسۈش مېخانىزمى XRD ۋە FTIR سپېكتروسكوپىيەسى ئارقىلىق تەكشۈرۈلدى، ھەمدە كىرىستال ئۆسۈش كىنېتىكىسى ۋە ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسى تەھلىل قىلىندى. 6-رەسىمدە XRD نەتىجىلىرى كۆرسىتىلدى. سانلىق مەلۇماتلار PDF #08–0470 بىلەن ماس كېلىدۇ، بۇ ئۇنىڭ α-NiSO4 6H2O (قىزىل كرېمنىي) ئىكەنلىكىنى كۆرسىتىدۇ. كىرىستال تۆت بۇرجەكلىك سىستېمىغا تەۋە، بوشلۇق گۇرۇپپىسى P41212، بىرلىك ھۈجەيرە پارامېتىرلىرى a = b = 6.782 Å، c = 18.28 Å، α = β = γ = 90°، ھەجىمى 840.8 Å3. بۇ نەتىجىلەر ئىلگىرى Manomenova قاتارلىقلار تەرىپىدىن ئېلان قىلىنغان نەتىجىلەر بىلەن ماس كېلىدۇ. 19 NH4+ ئىئونلىرىنىڭ كىرگۈزۈلۈشى (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O نىڭ شەكىللىنىشىگە ئېلىپ كېلىدۇ. سانلىق مەلۇماتلار PDF #31–0062 گە تەۋە. بۇ كىرىستال مونوكلىن سىستېمىسىغا تەۋە، بوشلۇق گۇرۇپپىسى P21/a، بىرلىك ھۈجەيرە پارامېتىرلىرى a = 9.186 Å، b = 12.468 Å، c = 6.242 Å، α = γ = 90°، β = 106.93°، ھەجىمى 684 Å3. بۇ نەتىجىلەر سۇ قاتارلىقلار تەرىپىدىن دوكلات قىلىنغان ئىلگىرىكى تەتقىقات بىلەن ماس كېلىدۇ.20.
نىكېل سۇلفات كرىستاللىرىنىڭ رېنتىگېن نۇرى دىفراكسىيەسى شەكىللىرى: (a–b) 0.5%، (c–d) 1%، (e–f) 1.5% ۋە (g–h) 2% ئۇرۇق نىسبىتى. ئوڭ تەرەپتىكى رەسىم سول تەرەپتىكى رەسىمنىڭ چوڭايتىلغان كۆرۈنۈشى.
6b، d، f ۋە h رەسىملىرىدە كۆرسىتىلگەندەك، 2.5 g/L ئېرىتمىدىكى ئاممونىي قويۇقلۇقىنىڭ قوشۇمچە تۇز ھاسىل قىلماي ئەڭ يۇقىرى چېكى. ئارىلاشما قويۇقلۇقى 3.75 ۋە 5 g/L بولغاندا، NH4+ ئىئونلىرى كىرىستال قۇرۇلمىسىغا قوشۇلۇپ، مۇرەككەپ تۇز (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O ھاسىل قىلىدۇ. سانلىق مەلۇماتلارغا قارىغاندا، ئارىلاشما قويۇقلۇقى 3.75 دىن 5 g/L غىچە ئاشقاندا، بولۇپمۇ 2θ 16.47° ۋە 17.44° دا مۇرەككەپ تۇزنىڭ ئەڭ يۇقىرى كۈچلۈكلۈكى ئاشىدۇ. مۇرەككەپ تۇزنىڭ ئەڭ يۇقىرى چوققا قىممىتىنىڭ ئېشىشى پەقەت خىمىيىلىك تەڭپۇڭلۇق پىرىنسىپىدىن كېلىپ چىققان. قانداقلا بولمىسۇن، 2θ 16.47° دا بەزى نورمالسىز چوققىلار كۆزىتىلىدۇ، بۇنى كىرىستالنىڭ ئېلاستىكىلىق دېفورماتسىيەسى بىلەن مۇناسىۋەتلىك دېيىشكە بولىدۇ. 21 خاراكتېرنى باھالاش نەتىجىسى يەنە يۇقىرى ئۇرۇق سېلىش نىسبىتى مۇرەككەپ تۇزنىڭ ئەڭ يۇقىرى كۈچلۈكلۈكىنىڭ تۆۋەنلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدىغانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. ئۇرۇق نىسبىتىنىڭ يۇقىرى بولۇشى كىرىستاللىشىش جەريانىنى تېزلىتىدۇ، بۇ ئېرىگەن ماددىنىڭ كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە تۆۋەنلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. بۇ خىل ئەھۋالدا، كىرىستال ئۆسۈش جەريانى ئۇرۇققا مەركەزلىشىدۇ، ھەمدە ئېرىتمىنىڭ ئارتۇق تويۇنۇش دەرىجىسىنىڭ تۆۋەنلىشى يېڭى باسقۇچلارنىڭ شەكىللىنىشىنى توسىدۇ. ئەكسىچە، ئۇرۇق نىسبىتى تۆۋەن بولغاندا، كىرىستاللىشىش جەريانى ئاستا بولىدۇ، ھەمدە ئېرىتمىنىڭ ئارتۇق تويۇنۇش دەرىجىسى نىسبەتەن يۇقىرى سەۋىيەدە تۇرىدۇ. بۇ ئەھۋال ئېرىيدىغان قوش تۇز (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O نىڭ يادرولىشىش ئېھتىماللىقىنى ئاشۇرىدۇ. قوش تۇزنىڭ ئەڭ يۇقىرى كۈچلۈكلۈك سانلىق مەلۇماتلىرى 3-جەدۋەلدە كۆرسىتىلدى.
NH4+ ئىئونلىرىنىڭ مەۋجۇتلۇقى سەۋەبىدىن ساھىبخان توردا يۈز بەرگەن ھەر قانداق قالايمىقانچىلىق ياكى قۇرۇلما ئۆزگىرىشىنى تەكشۈرۈش ئۈچۈن FTIR خاراكتېرىنى بېكىتىش ئېلىپ بېرىلدى. مۇقىم ئۇرۇق سېلىش نىسبىتى %2 بولغان ئەۋرىشكىلەر خاراكتېرلەندى. 7-رەسىمدە FTIR خاراكتېرىنى بېكىتىش نەتىجىلىرى كۆرسىتىلدى. 3444، 3257 ۋە 1647 cm−1 دە كۆزىتىلگەن كەڭ چوققىلار مولېكۇلانىڭ O–H سوزۇلۇش ھالىتىدىن كېلىپ چىققان. 2370 ۋە 2078 cm−1 دىكى چوققىلار سۇ مولېكۇلالىرى ئوتتۇرىسىدىكى مولېكۇلا ئارا ھىدروگېن باغلىنىشىنى ئىپادىلەيدۇ. 412 cm−1 دىكى بەلباغ Ni–O سوزۇلۇش تەۋرىنىشىگە باغلىق. بۇنىڭدىن باشقا، ئەركىن SO4− ئىئونلىرى 450 (υ2)، 630 (υ4)، 986 (υ1) ۋە 1143 ۋە 1100 cm−1 (υ3) دە تۆت چوڭ تەۋرىنىش ھالىتىنى نامايان قىلىدۇ. υ1-υ4 بەلگىلىرى تەۋرىنىش ھالىتىنىڭ خۇسۇسىيىتىنى ئىپادىلەيدۇ، بۇ يەردە υ1 چېكىنىش ھالىتىنى (سىممېترىك سوزۇلۇش)، υ2 قوش چېكىنىش ھالىتىنى (سىممېترىك ئېگىلىش)، υ3 ۋە υ4 ئۈچ چېكىنىش ھالىتىنى (ئايرىم-ئايرىم ھالدا ئاسمېترىك سوزۇلۇش ۋە ئاسمېترىك ئېگىلىش) ئىپادىلەيدۇ. 22،23،24 خاراكتېرنى باھالاش نەتىجىسىدىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى، ئاممونىي قوشۇلمىلىرىنىڭ مەۋجۇتلۇقى 1143 cm-1 دولقۇن سانىدا قوشۇمچە چوققا ھاسىل قىلىدۇ (رەسىمدە قىزىل چەمبەر بىلەن بەلگىلەنگەن). 1143 cm-1 دىكى قوشۇمچە چوققا، قويۇقلۇقىغا قارىماي NH4+ ئىئونلىرىنىڭ مەۋجۇتلۇقى تور قۇرۇلمىسىنىڭ بۇرمىلىنىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ، بۇ بولسا كىرىستال ئىچىدىكى سۇلفات ئىئون مولېكۇلاسىنىڭ تەۋرىنىش چاستوتىسى ئۆزگىرىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.
كىرىستال ئۆسۈشنىڭ كىنېتىكىلىق خاراكتېرى ۋە ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسىگە مۇناسىۋەتلىك XRD ۋە FTIR نەتىجىلىرىگە ئاساسەن، 8-رەسىمدە NH4+ ئارىلاشمىلىرى قوشۇلغان نىكېل سۇلفات گېكساگىدراتنىڭ كىرىستاللىشىش جەريانىنىڭ سىخېمىسى كۆرسىتىلدى. ئارىلاشمىلار بولمىغاندا، Ni2+ ئىئونلىرى H2O بىلەن رېئاكسىيە قىلىپ نىكېل گىدرات [Ni(6H2O)]2− ھاسىل قىلىدۇ. ئاندىن، نىكېل گىدرات ئۆزلۈكىدىن SO42− ئىئونلىرى بىلەن بىرلىشىپ Ni(SO4)2 6H2O يادروسىنى ھاسىل قىلىدۇ ۋە نىكېل سۇلفات گېكساگىدرات كىرىستاللىرىغا ئايلىنىدۇ. ئېرىتمىگە تۆۋەنرەك قويۇقلۇقتىكى ئاممونىي ئارىلاشمىلىرى (2.5 g/L ياكى ئۇنىڭدىن تۆۋەن) قوشۇلغاندا، [Ni(6H2O)]2− نىڭ SO42− ئىئونلىرى بىلەن تولۇق بىرىكىشى تەس، چۈنكى [Ni(6H2O)]2− ۋە NH4+ ئىئونلىرى SO42− ئىئونلىرى بىلەن بىرىكمە ئۈچۈن رىقابەتلىشىدۇ، گەرچە ئىككى ئىئون بىلەن رېئاكسىيە قىلىش ئۈچۈن يەنىلا يېتەرلىك سۇلفات ئىئونلىرى بار بولسىمۇ. بۇ ئەھۋال كىرىستاللىشىشنىڭ ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسىنىڭ ئېشىشىغا ۋە كىرىستال ئۆسۈشىنىڭ ئاستىلىشىغا ئېلىپ كېلىدۇ. 14،25 نىكېل سۇلفات گېكساگىدرات يادروسى شەكىللىنىپ، كىرىستالغا ئايلانغاندىن كېيىن، كۆپ NH4+ ۋە (NH4)2SO4 ئىئونلىرى كىرىستال يۈزىگە ئادسوربلىنىدۇ. بۇ، NSH-8 ۋە NSH-12 ئەۋرىشكىلىرىدىكى SO4− ئىئوننىڭ فۇنكسىيەلىك گۇرۇپپىسى (دولقۇن نومۇرى 1143 cm−1) نىڭ نېمىشقا قوشۇلما جەريانسىز شەكىللىنىدىغانلىقىنى چۈشەندۈرىدۇ. ئارىلاشما قويۇقلۇقى يۇقىرى بولغاندا، NH4+ ئىئونلىرى كىرىستال قۇرۇلمىسىغا قوشۇلۇشقا باشلايدۇ ۋە قوش تۇز ھاسىل قىلىدۇ. 16 بۇ ھادىسە ئېرىتمىدە SO42− ئىئونلىرىنىڭ كەمچىل بولۇشى سەۋەبىدىن يۈز بېرىدۇ، SO42− ئىئونلىرى ئاممونىي ئىئونلىرىغا قارىغاندا نىكېل گىدراتلىرىغا تېزراق باغلىنىدۇ. بۇ مېخانىزم قوش تۇزلارنىڭ يادرولىشىشى ۋە ئۆسۈشىنى ئىلگىرى سۈرىدۇ. قېتىشما جەرياندا، Ni(SO4)2 6H2O ۋە (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O يادروسى بىرلا ۋاقىتتا شەكىللىنىدۇ، بۇ ئېرىشكەن يادرو سانىنىڭ ئېشىشىغا ئېلىپ كېلىدۇ. يادرو سانىنىڭ ئېشىشى كىرىستال ئۆسۈشىنىڭ تېزلىشىشىنى ۋە ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسىنىڭ تۆۋەنلىشىنى ئىلگىرى سۈرىدۇ.
نىكېل سۇلفات گېكساگىدراتنى سۇدا ئېرىتىپ، ئاز مىقداردا ۋە كۆپ مىقداردا ئاممونىي سۇلفات قوشۇپ، ئاندىن كىرىستاللىشىش جەريانىنى ئېلىپ بېرىشنىڭ خىمىيىلىك رېئاكسىيەسىنى تۆۋەندىكىدەك ئىپادىلىگىلى بولىدۇ:
SEM خاراكتېرىنى بېكىتىش نەتىجىسى 9-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. خاراكتېرىنى بېكىتىش نەتىجىسىدىن قارىغاندا، قوشۇلغان ئاممونىي تۇز مىقدارى ۋە ئۇرۇق سېلىش نىسبىتى كىرىستال شەكلىگە ئانچە تەسىر كۆرسەتمەيدۇ. شەكىللەنگەن كىرىستاللارنىڭ چوڭ-كىچىكلىكى نىسبەتەن مۇقىم بولۇپ قالىدۇ، گەرچە بەزى نۇقتىلاردا چوڭراق كىرىستاللار پەيدا بولسىمۇ. قانداقلا بولمىسۇن، شەكىللەنگەن كىرىستاللارنىڭ ئوتتۇرىچە چوڭ-كىچىكلىكىگە ئاممونىي تۇز قويۇقلۇقى ۋە ئۇرۇق سېلىش نىسبىتىنىڭ تەسىرىنى بېكىتىش ئۈچۈن يەنىلا تېخىمۇ كۆپ خاراكتېرىنى بېكىتىش كېرەك.
NiSO4 6H2O نىڭ كىرىستال شەكلى: (a–e) 0.5%، (f–j) 1%، (h–o) 1.5% ۋە (p–u) 2% ئۇرۇق نىسبىتى NH4+ قويۇقلۇقىنىڭ ئۈستىدىن ئاستىغىچە بولغان ئۆزگىرىشىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ، بۇ ئايرىم-ئايرىم ھالدا 0، 1.25، 2.5، 3.75 ۋە 5 g/L.
10a-رەسىمدە ھەر خىل ئارىلاشما قويۇقلۇقتىكى كىرىستاللارنىڭ TGA ئەگرى سىزىقلىرى كۆرسىتىلگەن. TGA ئانالىزى ئەۋرىشكىلەردە %2 ئۇرۇق سېلىش نىسبىتى بىلەن ئېلىپ بېرىلغان. شەكىللەنگەن بىرىكمىلەرنى بېكىتىش ئۈچۈن NSH-20 ئەۋرىشكىسىدىمۇ XRD ئانالىزى ئېلىپ بېرىلغان. 10b-رەسىمدە كۆرسىتىلگەن XRD نەتىجىلىرى كىرىستال قۇرۇلمىسىدىكى ئۆزگىرىشلەرنى جەزملەشتۈرگەن. تېرموگراۋىمېتىرلىق ئۆلچەشلەر شۇنى كۆرسىتىدۇكى، بارلىق سىنتېزلانغان كىرىستاللار 80 سېلسىيە گرادۇسقىچە ئىسسىقلىق مۇقىملىقىنى نامايان قىلىدۇ. كېيىن، تېمپېراتۇرا 200 سېلسىيە گرادۇسقا ئۆرلىگەندە، كىرىستال ئېغىرلىقى %35 تۆۋەنلىگەن. كىرىستاللارنىڭ ئېغىرلىقىنىڭ تۆۋەنلىشى پارچىلىنىش جەريانىدىن كېلىپ چىققان بولۇپ، بۇ جەرياندا 5 سۇ مولېكۇلاسىنىڭ يوقىلىشى NiSO4 H2O نى ھاسىل قىلىدۇ. تېمپېراتۇرا 300–400 سېلسىيە گرادۇسقا ئۆرلىگەندە، كىرىستاللارنىڭ ئېغىرلىقى يەنە تۆۋەنلىگەن. كىرىستاللارنىڭ ئېغىرلىقىنىڭ تۆۋەنلىشى تەخمىنەن %6.5 بولغان، NSH-20 كىرىستال ئەۋرىشكىسىنىڭ ئېغىرلىقىنىڭ تۆۋەنلىشى بولسا سەل يۇقىرى، دەل %6.65 بولغان. NSH-20 ئەۋرىشكىسىدە NH4+ ئىئونلىرىنىڭ NH3 گازىغا پارچىلىنىشى بىر قەدەر يۇقىرى قايتۇرۇش ئۈنۈمىگە ئېرىشتى. تېمپېراتۇرا 300 سېلسىيە گرادۇستىن 400 سېلسىيە گرادۇسقىچە ئۆرلىگەندە، كىرىستاللارنىڭ ئېغىرلىقى تۆۋەنلىگەن، نەتىجىدە بارلىق كىرىستاللار NiSO4 قۇرۇلمىسىغا ئىگە بولغان. تېمپېراتۇرىنى 700 سېلسىيە گرادۇستىن 800 سېلسىيە گرادۇسقىچە ئۆستۈرۈش كىرىستال قۇرۇلمىسىنىڭ NiO غا ئۆزگىرىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىپ، SO2 ۋە O2 گازلىرىنىڭ قويۇپ بېرىلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقارغان.25،26
نىكېل سۇلفات گېكساگىدرات كىرىستاللىرىنىڭ ساپلىقى DC-Arc ICP-MS ئەسۋابى ئارقىلىق NH4+ قويۇقلۇقىنى باھالاش ئارقىلىق بېكىتىلدى. نىكېل سۇلفات كىرىستاللىرىنىڭ ساپلىقى (5) فورمۇلا ئارقىلىق بېكىتىلدى.
بۇ يەردە Ma كىرىستالدىكى ئارىلاشمىلارنىڭ ماسسىسى (mg)، Mo كىرىستالنىڭ ماسسىسى (mg)، Ca ئېرىتمەدىكى ئارىلاشمىلارنىڭ قويۇقلۇقى (mg/l)، V ئېرىتمەنىڭ ھەجىمى (l).
11-رەسىمدە نىكېل سۇلفات گېكساگىدرات كىرىستاللىرىنىڭ ساپلىقى كۆرسىتىلدى. ساپلىق قىممىتى 3 خىل ئالاھىدىلىكنىڭ ئوتتۇرىچە قىممىتى. نەتىجىلەر شۇنى كۆرسىتىپ بېرىدۇكى، ئۇرۇقلىنىش نىسبىتى ۋە ئارىلاشما قويۇقلۇقى شەكىللەنگەن نىكېل سۇلفات كىرىستاللىرىنىڭ ساپلىقىغا بىۋاسىتە تەسىر كۆرسىتىدۇ. ئارىلاشما قويۇقلۇقى قانچە يۇقىرى بولسا، ئارىلاشمىلارنىڭ سۈمۈرۈلۈشى شۇنچە يۇقىرى بولۇپ، شەكىللەنگەن كىرىستاللارنىڭ ساپلىقى تۆۋەنلەيدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، ئارىلاشمىلارنىڭ سۈمۈرۈلۈشى ئارىلاشما قويۇقلۇقىغا ئاساسەن ئۆزگىرىشى مۇمكىن، نەتىجە گىرافىكى كىرىستاللارنىڭ ئارىلاشمىلارنىڭ ئومۇمىي سۈمۈرۈلۈشىدە كۆرۈنەرلىك ئۆزگىرىش يوقلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. بۇنىڭدىن باشقا، بۇ نەتىجىلەر يەنە يۇقىرى ئۇرۇقلىنىش نىسبىتى كىرىستاللارنىڭ ساپلىقىنى ياخشىلىيالايدىغانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. بۇ ھادىسە مۇمكىن، چۈنكى شەكىللەنگەن كىرىستال يادرولىرىنىڭ كۆپىنچىسى نىكېل يادروسىغا مەركەزلەشكەندە، نىكېل ئىئونلىرىنىڭ نىكېلغا يىغىلىش ئېھتىماللىقى يۇقىرى بولىدۇ. 27
بۇ تەتقىقات ئاممونىي ئىئونلىرىنىڭ (NH4+) نىكېل سۇلفات گېكساگىدرات كىرىستاللىرىنىڭ كىرىستاللىشىش جەريانى ۋە كىرىستال خۇسۇسىيىتىگە زور دەرىجىدە تەسىر كۆرسىتىدىغانلىقىنى كۆرسەتتى، شۇنداقلا ئۇرۇق نىسبىتىنىڭ كىرىستاللىشىش جەريانىغا تەسىرىنى ئاشكارىلىدى.
ئاممونىينىڭ قويۇقلۇقى 2.5 گرام/لىتىردىن يۇقىرى بولغاندا، كىرىستالنىڭ مىقدارى ۋە كىرىستالنىڭ ئۆسۈش سۈرئىتى تۆۋەنلەيدۇ. ئاممونىينىڭ قويۇقلۇقى 2.5 گرام/لىتىردىن يۇقىرى بولغاندا، كىرىستالنىڭ مىقدارى ۋە كىرىستالنىڭ ئۆسۈش سۈرئىتى ئاشىدۇ.
نىكېل ئېرىتمىسىگە ئارىلاشمىلارنى قوشۇش NH4+ ۋە [Ni(6H2O)]2− ئىئونلىرى ئوتتۇرىسىدىكى SO42− ئۈچۈن رىقابەتنى كۈچەيتىپ، ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسىنىڭ ئېشىشىغا سەۋەب بولىدۇ. يۇقىرى قويۇقلۇقتىكى ئارىلاشمىلارنى قوشقاندىن كېيىن ئاكتىپلىنىش ئېنېرگىيەسىنىڭ تۆۋەنلىشى NH4+ ئىئونلىرىنىڭ كىرىستال قۇرۇلمىسىغا كىرىشى ۋە قوش تۇز (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O ھاسىل قىلىشى بىلەن مۇناسىۋەتلىك.
يۇقىرى ئۇرۇق سېلىش نىسبىتىنى ئىشلىتىش نىكېل سۇلفات گېكساگىدراتنىڭ كىرىستال مەھسۇلاتى، كىرىستال ئۆسۈش سۈرئىتى ۋە كىرىستال ساپلىقىنى ياخشىلىيالايدۇ.
دېمىرەل، HS قاتارلىقلار. باتارېيە دەرىجىلىك نىكېل سۇلفات گىدراتنىڭ لاتېرىت پىششىقلاپ ئىشلەش جەريانىدا ئېرىتكۈچىگە قارشى كىرىستاللىشىشى. سېنتەبىردىكى تازىلاش تېخنىكىسى، 286، 120473. https://doi.org/10.1016/J.SEPPUR.2022.120473 (2022).
ساگۇنتالا، پ. ۋە ياسوتا، پ. نىكېل سۇلفات كرىستاللىرىنىڭ يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا ئوپتىكىلىق قوللىنىلىشى: ئامىنو كىسلاتاسى قوشۇلغان قوشۇمچە ماددىلار بىلەن خاراكتېرنى ئېنىقلاش تەتقىقاتى. ماتېر. بۈگۈنكى ژۇرنال 9، 669–673. https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2018.10.391 (2019).
باباهمادى، ۋ.، قاتارلىقلار. نىكېل نەقىشلىرىنى توقۇمىچىلىق يۈزىگە پولىئول ئارقىلىق بېسىپ چىقىرىش ئارقىلىق ئېلېكترودلۇق چۆكتۈرۈش ئارقىلىق قىسقارتىلغان گرافېن ئوكسىد ئۈستىدە. كوللوئىدلىق يۈزلەرنىڭ فىزىكىلىق ۋە خىمىيىلىك قۇرۇلۇش ژۇرنىلى 703، 135203. https://doi.org/10.1016/J.COLSURFA.2024.135203 (2024).
Fraser, J., Anderson, J., Lazuen, J., قاتارلىقلار. «ئېلېكترلىق ئاپتوموبىل باتارېيەسى ئۈچۈن نىكېل تەمىناتىنىڭ كەلگۈسىدىكى ئېھتىياجى ۋە بىخەتەرلىكى». ياۋروپا ئىتتىپاقى نەشرىيات ئىشخانىسى؛ (2021). https://doi.org/10.2760/212807
Hahn, B., Böckman, O., Wilson, BP, Lundström, M. ۋە Louhi-Kultanen, M. نىكېل سۇلفاتنى سوۋۇتۇش ئارقىلىق تۈركۈملەپ كىرىستاللاشتۇرۇش ئارقىلىق تازىلاش. خىمىيە ئىنژېنېرلىقى تېخنىكىسى 42(7), 1475–1480. https://doi.org/10.1002/CEAT.201800695 (2019).
Ma، Y. قاتارلىقلار. لىتىي ئىئون باتارېيە ماتېرىياللىرى ئۈچۈن مېتال تۇزلىرىنى ئىشلەپچىقىرىشتا چۆكمە ۋە كىرىستاللىشىش ئۇسۇللىرىنى قوللىنىش: بىر باھالاش. مېتاللار. 10(12)، 1-16. https://doi.org/10.3390/MET10121609 (2020).
ماسالوۋ، VM قاتارلىقلار. نىكېل سۇلفات گېكساگىدرات (α-NiSO4.6H2O) يەككە كىرىستاللىرىنىڭ تېمپېراتۇرا گرادىيېنتى شارائىتىدا ئۆسۈشى. كىرىستالشۇناسلىق. 60(6)، 963–969. https://doi.org/10.1134/S1063774515060206 (2015).
Choudhury, RR قاتارلىقلار. α-نىكېل سۇلفات گېكساگىدرات كىرىستاللىرى: ئۆسۈش شارائىتى، كىرىستال قۇرۇلمىسى ۋە خۇسۇسىيەتلىرى ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەت. JApCr. 52, 1371–1377. https://doi.org/10.1107/S1600576719013797FILE (2019).
Hahn, B., Böckman, O., Wilson, BP, Lundström, M. ۋە Louhi-Kultanen, M. نىكېل سۇلفاتنى تۈركۈملەپ سوۋۇتۇش ئارقىلىق كرىستاللاشتۇرۇش ئارقىلىق تازىلاش. خىمىيە ئىنژېنېرلىقى تېخنىكىسى 42(7)، 1475–1480. https://doi.org/10.1002/ceat.201800695 (2019).