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Le xooko' investiga le táanil le impurezas NH4 + yéetel le relación neek' ti' le mecanismo tuméen yéetel rendimiento le hexahidrato sulfato níquel yáanal cristalización enfriamiento discontinuo, ka examina le táanil le impurezas NH4 + ti' le mecanismo tuméen, propiedades térmicas, yéetel múuch' meyajo'ob u hexahidrato sulfato níquel. Ti' le bajas concentraciones impureza, le iones Ni2 + yéetel NH4 + compiten yéetel SO42− utia'al u unión, ts'áaik tumen resultado disminución le rendimiento cristal yéetel le tasa tuméen yéetel aumento le energía activación cristalización. Ti' ka'anal concentración impureza, iones NH4 + ku incorporan ti' le ba'ax cristalina utia'al u formar jump'éel ta'ab complejo (NH4) 2Ni (SO4) 2 6H2O. Le formación le ta'abo' complejo resulta ti' aumento ti' le rendimiento cristal yéetel tasa tuméen yéetel disminución energía activación cristalización. U yaantal ka'anal yéetel baja concentración iones NH4+ ku beetik u distorsión le celosía, yéetel le cristales ku térmicamente estables ti' temperaturas tak 80 ° C. Beyxan, u muuk' le impurezas NH4+ ti' le mecanismo tuméen cristal jach asab nojoch u le relación neek'. Le ken u concentración le impureza jach baja, le impureza ch'a'abil u fijar ti' le cristal; ken u concentración ka'anal, le impureza ch'a'abil u incorporar ti' le cristal. Le relación neek'o' je'el u páajtal u ya'abtal le rendimiento cristal yéetel ma'alo'obkíinsiko'ob ligeramente le pureza cristal.
Le hexahidrato sulfato de níquel (NiSO4 6H2O) bejla'e' leti' jump'éel xooko'obo' crítico utilizado ti' jump'éel variedad industrias, incluyendo fabricación baterías, galvanoplastia, catalizadores, ka páajtal ti' le producción janalbe'eno'ob, tsaats, yéetel ki'ibook. 1,2,3 U k'a'ana'anil táan u nojochtal yéetel u séeba'anil ma'alo'ob le vehículos eléctricos, ku dependen jach ti' le baterías litio-ion (LiB) basadas ti' níquel. U búukinta'al aleaciones ka'anal níquel bey NCM 811 ku pa'ta'al u dominar tumen 2030, aumentando asab le demanda utia'al u hexahidrato sulfato níquel. Ba'ale', tuméen mina'an nu'ukulo'ob, le producción je'el ma' mantener u k'iinil yéetel le creciente demanda, creando jump'éel brecha ichil le oferta yéetel le demanda. Le escasez ts'o'ok u planteado preocupaciones yóok'ol le disponibilidad nu'ukulo'ob yéetel estabilidad u tojol, destacando u necesidad u producción eficiente u sulfato níquel ka'anal pureza, estable u grado batería. 1,4
U beeta'al le hexahidrato sulfato de níquel tu general ku kaxta'al u yúuchul tumen cristalización. ichil le jejeláas métodos, le método enfriamiento jach jump'éel método ampliamente utilizado, ba'ax yaan ti' le ventajas yáanal jant p'áatalij energía yéetel le Buka'aj u ba'al u producir materiales ka'anal pureza. 5,6 Investigación yóok'ol le cristalización hexahidrato sulfato níquel utilizando cristalización enfriamiento discontinuo ts'o'ok u meentik progresos significativos. Bejla'e', óol tuláakal le máasewáalo'obo' ti' le investigación ku centra ti' le ma'alo'obkíinsiko'ob le tuukula' cristalización yo'osal u optimización parámetros bey temperatura, tasa enfriamiento, Buka'aj neek' yéetel pH. 7,8,9 Le ba'ax ku kaxtik jach u ya'abtal le rendimiento cristal yéetel le pureza le cristales obtenidos. Ba'ale', kex ts'o'ok u xook tuláakal le k'iino'oba' parámetros, láayli' yaan jump'éel nuxi' brecha ti' le óolal ku bo'otik ti' le influencia le impurezas, especialmente amonio (NH4 +), ti' ya'ala'al máaxo'ob máano'ob le cristalización.
Impurezas amonio ku probables u yaantal presentes ti' le solución níquel utilizada utia'al u cristalización níquel debido a u yaantal impurezas amonio ichil le tuukula' extracción. Le amoníaco ku meyajtiko'ob bey juntúul aj nu'uktaj saponificante, ku p'atik yaan xan ya'abach NH4 + ti' le solución níquel. 10,11,12 Kex yaan tuláakal tu'ux le impurezas amonio, u táanil ti' le propiedades le cristal bey le ba'ax cristalina, mecanismo tuméen, propiedades térmicas, pureza, etc.. permanecen k'aas entendidos. Le investigación limitada yóok'ol u táanil jach Páaybe'en tuméen le impurezas páajtal obstaculizar wa alterar tuméen cristal yéetel, tu yaan casos, actúan bey inhibidores, afectando le transición ichil formas cristalinas metaestables yéetel estables. 13,14 U na'ata'al le ba'alo'oba' jach tune' crítico tak jump'éel perspectiva industrial tuméen le impurezas páajtal comprometer le ma'alobil le producto.
Yóok'ol jump'éel k'áat chi', le xooko' tu yóotaj u xak'altik u efecto le impurezas amonio ti' le propiedades le cristales níquel. Utia'al u na'ata'al u efecto le impurezas, túumben métodos páajtal u desarrollados utia'al u controlar yéetel minimizar u táanil negativos. Le xooko' xan tu xak'altaj le correlación ichil u concentración le impureza yéetel le cambios ti' le relación neek'. Tuméen le neek'o' jach ku meyaj ti' le tuukula' producción, parámetros neek'o'ob bino'ob utilizados ti' le xooko', ka jach tuukulo'obo' utia'al entender le relación ichil le k'iino'oba' ka'ap'éel ba'ax. 15 Le táanil le ka'ap'éel parámetros ku utilizaron utia'al u xook le rendimiento cristal, mecanismo tuméen cristal, ba'ax cristal, morfología, yéetel pureza. Beyxan, le comportamiento cinético, propiedades térmicas, yéetel múuch' meyajo'ob ti' cristales yáanal le influencia impurezas NH4 + chéen bino'ob investigados asab táanil.
Le materiales utilizados ti' le xooko' bino'ob hexahidrato sulfato níquel (NiSO 6H2O, ≥ 99.8%) proporcionado tumen GEM; sulfato de amonio ((NH)SO, ≥ 99%) maan ti' Tianjin Huasheng Co., Ltd.; ja' destilada. Le cristal neek' utilizado bin NiSO 6H2O, triturado yéetel tamizado utia'al u kéen p'áatak jump'éel Buka'aj partícula uniforme u 0.154 mm. U yáantajo'ob NiSO 6H2O ku ye'esik ti' le cuadro 1 yéetel le yoochel 1.
U efecto le impurezas NH4 + yéetel le relación neek' ti' le cristalización hexahidrato sulfato níquel bin investigado utilizando enfriamiento intermitente. Tuláakal le experimentos bino'ob u realizados ti' jump'éel temperatura inicial u 25 ° C. 25 °C bin u yéeyik bey u temperatura le cristalización considerando le limitaciones u kanik temperatura ichil le filtración. Le cristalización je'el u páajtal u inducida tumen fluctuaciones repentinas ti' le temperatura ichil le filtración soluciones chokoj utilizando jump'éel embudo Buchner baja temperatura. Le tuukula' je'el u páajtal u afectar significativamente le cinética, absorción le impureza, yéetel jejeláas propiedades cristales.
Le solución níquel bin preparada yáax tumen disolver 224 g NiSO4 6H2O ti' 200 ml ja' destilada. Le concentración yéeya'ano' ku bin yéetel jump'éel supersaturación (S) = 1.109. Le supersaturación bin determinada tumen comparación le solubilidad cristales sulfato níquel disuelto yéetel le solubilidad hexahidrato sulfato níquel ti' 25 ° c. Le supersaturación asab baja bin u yéeyik utia'al Jech le cristalización espontánea ken u temperatura bin u Éens ti' le inicial.
Le efecto u concentración iones NH4 + ti' le tuukula' cristalización bin investigado yo'osal u adición (NH4) 2SO4 ti' jump'éel solución níquel. Le concentraciones iones NH4+ utilizadas ti' le xooko' bino'ob 0, 1.25, 2.5, 3.75, yéetel 5 g leti' L. Le solución bin calentada ti' 60 ° C ichil 30 min ka' jo'op' u revuelve ti' 300 rpm utia'al u asegurar le mezcla uniforme. Le solución bin túun enfriada ti' le temperatura reacción deseada. Le ken u k'uchul u temperatura 25 ° C, jejeláas yaan xan ya'abach cristales neek' (proporciones neek' 0.5%, 1%, 1.5%, yéetel 2%) ku añadieron ti' le solución. Le relación neek'o' bin determinada tumen comparación u peso le neek'o'obo' yéetel u peso NiSO4 6H2O ti' le solución.
Ka' ts'o'ok u ts'áabal le cristales neek' ti' le solución, le tuukula' cristalización ocurrió naturalmente. Le tuukula' cristalización tu xáantal 30 minutos. Le solución bin filtrada utilizando jump'éel prensa filtro utia'al u separar asab le cristales acumulados ti' le solución. ichil le tuukula' filtración, le cristales bino'ob regularmente lavados yéetel etanol utia'al u minimizar le posibilidad u recristalización yéetel minimizar le adherencia impurezas ti' le solución ti' le superficie le cristales. Etanol bin yéeya'an uti'al u p'o'ik le cristales tumen le cristales ku insolubles ti' etanol. Le cristales filtrados bino'ob colocados ti' jump'éel incubadora laboratorio ti' 50 ° C. Le parámetros experimentales detallados utilizados ti' le xooko' ku muestran ti' le cuadro 2.
U ba'ax le cristal bin determinada utilizando jump'éel instrumento XRD (SmartLab SE-HyPix-400) yéetel u yaantal compuestos NH4 + bin detectado. Utia'al u xak'alta'al u morfología le cristalo', beeta'ab u caracterización SEM (Apreo 2 HiVac). U propiedades térmicas le cristales bino'ob determinadas utilizando jump'éel instrumento TGA (TG-209-F1 Libra). Le múuch' meyajo'obo' bino'ob analizados tumen FTIR (JASCO-FT leti' IR-4X). U pureza le muestra bin determinada utilizando jump'éel instrumento ICP-MS (Prodigy DC Arc). Le muestra bin u preparada tumen disolver 0.5 g cristales ti' 100 mL ja' destilada. Le rendimiento cristalización (x) bin u calculado dividiendo u juuch' le cristal salida tumen u juuch' le cristal entrada bin fórmula (1).
tu'ux x leti' le rendimiento cristal, variando u 0 u 1, mout leti' le peso le cristales salida (g), min leti' le peso le cristales entrada (g), msol leti' le peso le cristales ti' solución, ka mseed leti' le peso le cristales neek'.
Le rendimiento cristalización bin investigado asab táanil utia'al u determinar le cinética tuméen le cristal yéetel estimar le je'o' energía activación. Le xooko' beeta'ab yéetel jump'éel relación u siembra 2% yéetel le k'iino' je'el xano' procedimiento experimental bey ka'ache'. Le parámetros cinéticos cristalización isotérmica bino'ob determinados tumen evaluación le rendimiento cristal ti' jejeláas k'iinil cristalización (10, 20, 30, yéetel 40 min) yéetel temperaturas iniciales (25, 30, 35, yéetel 40 ° C). Le concentraciones seleccionadas ti' le temperatura inicial correspondieron ti' le valores supersaturación (S) u 1.109, 1.052, 1, yéetel 0.953, respectivamente. Le je'o' supersaturación bin determinado tumen comparación le solubilidad cristales sulfato níquel disuelto yéetel le solubilidad hexahidrato sulfato níquel ti' le temperatura inicial. Te' xook je'ela', u solubilidad NiSO4 6H2O ti' 200 mL ja' ti' jejeláas temperaturas xma' impurezas ku ye'esik ti' le yoochel 2.
Johnson-Mail-Avrami (teoría JMA) ku meyaj uti'al u xak'alta'al u comportamiento le cristalización isotérmica. U teoría JMA u yéeyik tuméen le tuukula' cristalización ma' ku yúuchul tak ka u añaden cristales neek' ti' le solución. U teoría JMA ku tsolik bey Chúuns:
Tu'ux x(t) ku chíikbesik le transición ti' le k'iin t, k ku chíikbesik le constante tasa transición, t ku chíikbesik le k'iin transición, yéetel n ku chíikbesik le índice Avrami. Le fórmula 3 ku taal ti' le fórmula (2). U muuk' u activación le cristalización ku determina utilizando le ecuación Arrhenius:
Tu'ux kg leti' le constante velocidad reacción, k0 leti' jump'éel constante, Eg leti' le energía activación tuméen cristal, R leti' le constante gas molar (R = 8.314 J leti' mol K), yéetel T leti' le temperatura cristalización isotérmica (K).
Le yoochel 3a ku ye'esik u le relación siembra yéetel le concentración dopante yaan jump'éel efecto ti' le rendimiento cristales níquel. Le ken u concentración le dopante ti' le solución aumentó u 2.5 g leti' L, le rendimiento cristal disminuyó u 7.77 ti chúumuk u 6.48 ti chúumuk (cociente neek' u 0.5 ti chúumuk) yéetel u 10.89 ti chúumuk u 10.32 ti chúumuk (cociente neek' u 2 ti chúumuk). Uláak' aumento ti' le concentración dopante condujo ti' jump'éel aumento correspondiente ti' le rendimiento cristal. Le asab ka'anal rendimiento alcanzó 17.98% ka le relación siembra bin 2% yéetel le concentración dopante bin 5 g leti' L. Le cambios ti' le patrón rendimiento cristal yéetel le aumento ti' le concentración dopante je'el u páajtal u relacionados yéetel le cambios ti' le mecanismo tuméen cristal. Le ken u concentración le dopante le baja, le iones Ni2 + yéetel NH4 + compiten tumen le unión yéetel SO42−, ku conduce ti' jump'éel aumento ti' le solubilidad le níquel ti' le solución yéetel jump'éel disminución ti' le rendimiento cristal. 14 Le ken u concentración le impureza ka'anal, le tuukula' ketlamo' láayli' ku yúuchul, ba'ale' yaan iones NH4 + coordinan yéetel iones níquel yéetel sulfato utia'al u formar jump'éel doble ta'ab u níquel sulfato amonio. 16 U beeta'al le doble ta'abo' ku beetik u yéemel u solubilidad le soluto, bey u ya'abtal u rendimiento le cristal. U ya'abtal u relación u siembra je'el u páajtal u ma'alo'obkíinsiko'ob continuamente le rendimiento cristal. Le neek'o'obo' je'el u páajtal u káajsik le tuukula' nucleación yéetel tuméen cristal espontáneo proporcionando jump'éel superficie inicial utia'al u iones solutos utia'al u organizar yéetel formar cristales. Bix u ya'abtal u relación le siembrao', ku ya'abtal u yáax kúuchil uti'al u organizar le iones, bey u páajtal u beeta'al asab cristales. Le o'olale', u ya'abtal le relación siembra yaan jump'éel efecto directo ti' le tasa tuméen cristal yéetel rendimiento cristal. 17
Parámetros u NiSO4 6H2O: (a) rendimiento cristal yéetel (b) pH u solución níquel bey ma' yéetel ka' inoculación.
Le yoochel 3b ku ye'esik u le relación neek' yéetel le concentración dopante afectan le pH le solución níquel bey ma' yéetel ka' u adición neek'. U tuukulil u yila'al u pH le solución jach u na'atik le cambios ti' le equilibrio químico ti' le solución. Táanil ti' u ts'áabal le cristales neek'o', le pH le solución tiende u disminuir debido a u yaantal iones NH4 + ku liberan protones H +. U ya'abtal u concentración le dopante ku beetik u jóok'ol asab protones H+, bey u yéemel u pH le solución. Ka' ts'o'ok u ts'áabal le cristales neek'o'obo', u pH tuláakal le soluciones ku ya'abtal. Le tendencia pH táan positivamente correlacionada yéetel le tendencia rendimiento cristal. Le je'o' pH asab t'okik u obtuvo ti' jump'éel concentración dopante 2.5 g leti' L yéetel juntúul relación neek' 0.5 ti chúumuk. Bix u ya'abtal u concentración le dopante tak 5 g/L, u pH le solución ku ya'abtal. Le ba'ala' jach jach comprensible, ts'o'ok u le disponibilidad iones NH4 + ti' solución disminuye ts'o'ok bixake' debido a le absorción, wa debido a le inclusión, wa debido a le absorción yéetel inclusión iones NH4 + tumen cristales.
Experimentos yéetel análisis u rendimiento cristal u realizaron asab táanil utia'al determinar le comportamiento cinético u tuméen le cristal yéetel calcular le energía activación tuméen le cristal. Le parámetros u cinética le cristalización isotérmica bino'ob u explicados ti' le sección métodos. U yoochel 4 ku ye'esik le gráfico Johnson-Mehl-Avrami (JMA) ku ye'esik u comportamiento cinético u tuméen cristal sulfato níquel. Le gráfico bin generado tumen le trazado le ln[− ln(1− x(t))] je'o' xu'ullsa'al le je'o' ln t (Ecuación 3). Le valores gradiente obtenidos ti' le gráfico corresponden ti' le valores índice JMA (n) ku indican le dimensiones le cristal creciente yéetel le mecanismo tuméen. Ka' jo'op' u le je'o' corte indica le tasa tuméen ku representa tumen le constante ln k. Le índice JMA (n) ku bino'ob ichil 0.35 tak 0.75. Le n je'ela' ku ye'esik le cristales yaan ti'ob tuméen unidimensional yéetel ku t'u'uchpachtik jump'éel mecanismo tuméen controlado tumen difusión; 0 < n < 1 ku ye'esik tuméen unidimensional, ka' jo'op' u n < 1 ku ye'esik jump'éel mecanismo tuméen controlado tumen difusión. 18 Le tasa tuméen le constante k disminuye yéetel le aumento temperatura, indicando u le tuukula' cristalización ku yúuchul asab séeba'an ti' temperaturas asab bajas. Le je'ela' yaan ba'al u yil yéetel u ya'abtal u supersaturación le solución ti' temperaturas asab bajas.
Johnson-Mehl-Avrami (JMA) gráficos u hexahidrato sulfato níquel ti' jejeláas temperaturas cristalización: (a) 25 ° C, (b) 30 ° C, (c) 35 ° C yéetel (d) 40 ° C.
U ts'áabal dopantes tu ye'esaj le k'iino' je'el xano' patrón u tasa tuméen ti' tuláakal le temperaturas. Le ken u concentración le dopante bin 2.5 g leti' L, le tasa tuméen le cristal disminuyó, ka ka le concentración le dopante bin asab ka'anal u 2.5 g leti' L, le tasa tuméen le cristal aumentó. Bix u ya'ala'al ka'achij, le k'eexpajal ti' le patrón u tasa tuméen cristal jach debido a le k'eexpajal ti' le mecanismo interacción ichil iones ti' le solución. Le ken u concentración le dopante le baja, le tuukula' ketlamo' ichil iones ti' le solución aumenta le solubilidad le soluto, disminuyendo bey le tasa tuméen le cristal. 14 Beyxan, u ts'áabal ka'anal concentración ti' dopantes ku beetik u k'expajal u tuukula' tuméen. Le ken u concentración le dopante supera 3.75 g leti' L, ku forman túumben núcleos cristal adicionales, ku conduce ti' jump'éel disminución ti' le solubilidad le soluto, aumentando bey le tasa tuméen le cristal. U beeta'al túumben núcleos cristales je'el u páajtal u ye'esa'al tumen u beeta'al le doble ta'abo' (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. 16 Le ken u tsikbalta'al u mecanismo u nojochtal le cristal, ya'ala'al máaxo'ob máano'ob le difracción rayos X confirman u formación jump'éel doble ta'ab.
Le función gráfica JMA bin u evaluada asab utia'al u determinar le energía activación le cristalización. Le energía activación bin u calculada utilizando le ecuación Arrhenius (ku ye'esik ti' le ecuación (4)). Le yoochel 5a ku ye'esik le relación ichil le je'o' ln (kg) yéetel le je'o' 1 leti' T. Tu láak', le energía activación bin u calculada utilizando le je'o' gradiente obtenido ti' le gráfico. Le yoochel 5b ku ye'esik u tojol le energía activación ti' le cristalización yáanal jejeláas concentraciones impureza. Le ba'ax ku yila'alo' ku ye'esik le cambios ti' le concentración impureza afectan le energía activación. Le energía activación ti' le cristalización cristales sulfato níquel xma' impurezas jach 215.79 kJ leti' mol. Le ken u concentración le impureza ku k'uchul 2.5 g leti' L, le energía activación aumenta ti' 3.99 ti chúumuk u 224.42 kJ leti' mol. Le aumento ti' le energía activación indica u le barrera energética ti' le tuukula' cristalización aumenta, ku conducirá ti' jump'éel disminución ti' le tasa tuméen cristal yéetel rendimiento cristal. Le ken u concentración le impureza jach asab u 2.5 g leti' L, le energía activación le cristalización disminuye significativamente. Ti' jump'éel concentración impureza 5 g leti' l, le energía activación jach 205.85 kJ leti' mol, ba'ax le 8.27% asab baja u le energía activación ti' jump'éel concentración impureza 2.5 g leti' l. jump'éel disminución ti' le energía activación indica u le tuukula' cristalización ku facilita, ku conduce ti' jump'éel aumento ti' le tasa tuméen cristal yéetel rendimiento cristal.
(a) Ajuste ti' le gráfico ln (kg) versus 1 leti' T yéetel (b) energía activación Eg ti' le cristalización ti' jejeláas concentraciones impureza.
Le mecanismo tuméen le cristal bin investigado tumen espectroscopía XRD yéetel FTIR, ka u cinética tuméen le cristal yéetel le energía activación bino'ob analizados. U yoochel 6 ku ye'esik ya'ala'al máaxo'ob máano'ob XRD. Le datos ku bin yéetel PDF #08–0470, ku ye'esik leti' α-NiSO4 6H2O (sílice roja). Le cristal pertenece ti' le yaan tetragonal, le múuch' kúuchil jach P41212, le parámetros le célula unidad ku a = b = 6.782 Å, c = 18.28 Å, α = β = γ = 90°, yéetel le volumen jach 840.8 Å3. Le ba'ax ku yila'ala' ku bin yéetel le ba'ax ts'o'ok u jóok'sa'al tumen Manomenova et al. 19 Le introducción iones NH4+ xan conduce ti' le formación (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. Le datos ku taalo'ob ti' PDF No. 31–0062. Le cristal pertenece ti' le yaan monoclínico, múuch' kúuchil P21 leti' jump'éel, le parámetros le célula unidad ku a = 9.186 Å, b = 12.468 Å, c = 6.242 Å, α = γ = 90°, β = 106.93°, yéetel le volumen jach 688 Å33. Le ba'ax ku yila'ala' ku bin yéetel le xook ts'o'ok u ya'ala'al tumen Su et al.20.
Patrones difracción rayos X ti' cristales sulfato níquel: (a-b) 0.5%, (c-d) 1%, (e-f) 1.5%, yéetel (g-h) 2% relación neek'. Le wíimbala' k'abil beya' leti' jump'éel yila'al nojochtal ti' le wíimbala' ts'íik lela'.
Bix u ye'esik ti' le figuras 6b, d, f yéetel h, 2.5 g leti' L leti' le límite asab ka'anal u concentración amonio ti' solución xma' formar ta'ab adicional. Le ken u concentración le impureza jach 3.75 yéetel 5 g leti' L, iones NH4 + ku incorporan ti' le ba'ax cristalina utia'al u formar le complejo ta'ab (NH4) 2Ni (SO4) 2 6H2O. Bin le datos, le intensidad pico ti' le ta'abo' complejo aumenta bey le concentración impureza aumenta u 3.75 u 5 g leti' L, especialmente ti' 2θ 16.47 ° yéetel 17.44 °. U ya'abtal u pico le ta'abo' complejo jach chéen debido a le principio equilibrio químico. Ba'ale', yaan picos anormales ku yila'al ti' 2θ 16.47°, ku páajtal atribuir ti' le deformación elástica ti' le cristal. 21 Ya'ala'al máaxo'ob máano'ob le caracterización xan muestran u jump'éel asab relación siembra resulta ti' jump'éel disminución ti' le intensidad pico ti' le ta'abo' complejo. jump'éel asab relación neek'o'obo' ku acelerar le tuukula' cristalización, ku bisik ti' jump'éel disminución significativa ti' le soluto. Te' súutuka', le tuukula' tuméen cristal ku concentra ti' le neek'o'obo', ka le formación túumben fases ku obstaculiza tumen le supersaturación reducida ti' le solución. U jela'anil, ken u relación le neek'o'obo' le baja, le tuukula' cristalización jach lento, ka le supersaturación le solución permanece ti' jump'éel nivel relativamente ka'anal. Le situación ku ya'abtal u probabilidad u nucleación le menos soluble doble ta'ab (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. Le datos u intensidad pico utia'al u doble ta'ab ku ts'abal ti' le cuadro 3.
U caracterización FTIR u realizó utia'al u investigar je'el desorden wa cambios estructurales ti' le celosía huésped debido a u yaantal iones NH4 +. Muestras yéetel juntúul relación constante u siembra u 2 ti chúumuk u caracterizaron. Le yoochel 7 ku ye'esik ya'ala'al máaxo'ob máano'ob u caracterización FTIR. Le picos amplios observados ti' 3444, 3257 yéetel 1647 cm−1 ku debido a le modos estiramiento O-H ti' le moléculas. Le picos ti' 2370 yéetel 2078 cm−1 representan le enlaces hidrógeno intermoleculares ichil le moléculas ja'. Le banda ti' 412 cm−1 ku atribuye ti' le vibraciones estiramiento Ni-O. Beyxan, le iones SO4− libres ku ye'esik kanp'éel modos vibración k'ajle' ti' 450 (υ2), 630 (υ4), 986 (υ1) yéetel 1143 yéetel 1100 cm−1 (υ3). Le símbolos υ1-υ4 ku chíikbesiko'ob u propiedades le modos vibratorios, tu'ux υ1 ku chíikbesik le modo ma' degenerado (estiramiento simétrico), υ2 ku chíikbesik le modo doblemente degenerado (flexión simétrica), yéetel υ3 yéetel υ4 ku chíikbesiko'ob le modos triple degenerados (estiramiento asimétrico yéetel asimétrico, respectivamente). 22,23,24 Ya'ala'al máaxo'ob máano'ob le caracterización muestran u yaantal impurezas amonio ku ts'aik jump'éel pico adicional ti' le meyaj ku onda 1143 cm-1 (marcado yéetel juntúul wóoliso' rojo ti' le figura). Le pico adicional ti' 1143 cm-1 indica u yaantal iones NH4 +, independientemente ti' le concentración, causa jump'éel distorsión ti' le ba'ax celosía, ku conduce ti' jump'éel k'eexpajal ti' le frecuencia vibración moléculas iones sulfato ichil le cristal.
Ku ti' ya'ala'al máaxo'ob máano'ob XRD yéetel FTIR relacionados yéetel le comportamiento cinético u tuméen le cristal yéetel le energía activación, le yoochel 8 ye'esik le esquema le tuukula' cristalización hexahidrato sulfato níquel yéetel le adición impurezas NH4 +. Wa mina'an impurezas, le iones Ni2+ yaan u reaccionar yéetel H2O utia'al u formar hidrato níquel [Ni(6H2O)]2−. Tu láak', le hidrato níquel ku nupikubáa espontáneamente yéetel iones SO42− utia'al u formar núcleos Ni(SO4)2 6H2O yéetel ku nojochtal ti' cristales hexahidrato sulfato níquel. Le ken u ts'áabal jump'éel concentración asab baja ti' impurezas amonio (2.5 g leti' L wa menos) ti' le solución, [Ni(6H2O)]2− jach talam u combinar completamente yéetel iones SO42− tuméen [Ni(6H2O)]2− yéetel NH4+ iones compiten tumen combinación yéetel iones SO42−, kex láayli' yaan suficientes iones sulfato utia'al u reaccionar yéetel ambas iones. Le situación ku bisik ti' jump'éel aumento ti' le energía activación ti' le cristalización yéetel jump'éel desaceleración ti' tuméen le cristal. 14,25 Ka' le núcleos hexahidrato sulfato níquel ku forman yéetel ku nojochtal ti' cristales, ya'ab k'oja'ano'ob iones NH4 + yéetel (NH4) 2SO4 ku adsorben ti' le superficie le cristal. Le je'ela' ku tsolik ba'axten le múuch' meyajo'ob u ion SO4− (número u onda 1143 cm−1) ti' le muestras NSH-8 yéetel NSH-12 permanece formado xma' tuukula' dopaje. Le ken u concentración le impureza ka'anal, iones NH4 + comienzan u incorporar u ti' le ba'ax cristalina, formando sales dobles. 16 Le ba'ala' ku yúuchul tumen mina'an iones SO42− ti' le solución, yéetel le iones SO42− ku unen ti' le hidratos níquel asab séeba'an u ti' le iones amonio. Le mecanismoa' ku yáantik u nucleación yéetel u nojochtal le ka'ap'éel ta'abo'obo'. ichil le tuukula' aleación, Ni(SO4)2 6H2O yéetel (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O núcleos ku forman simultáneamente, ku conduce ti' jump'éel aumento ti' le meyaj ku núcleos obtenidos. U ya'abtal u ya'abil le núcleo'obo' ku yáantik u séebtal u nojochtal le cristal yéetel u yéemel u muuk'il le activacióno'.
Le reacción química u disolver le hexahidrato sulfato níquel ichil ja', añadiendo jump'éel chan cantidad yéetel juntúul nuxi' cantidad sulfato amonio, ka tu láak' bisik ka'ansaj le tuukula' cristalización je'el u páajtal u expresado bey Chúuns:
Ya'ala'al máaxo'ob máano'ob le caracterización SEM ku muestran ti' le yoochel 9. Ya'ala'al máaxo'ob máano'ob le caracterización indican u le cantidad ta'ab amonio añadida yéetel le relación siembra ma' afectan significativamente le beyo' cristal. U nojchil le cristales ku beeta'alo'obo' ku p'áatal relativamente constante, kex yaan cristales asab nukuch ku chíikpajal ti' yaan ti'its. Ba'ale', láayli' k'a'abéet u beeta'al uláak' caracterización uti'al u yila'al u efecto le concentración ta'ab amonio yéetel le relación siembra ti' le Buka'aj chúumuk le cristales formados.
Morfología cristal u NiSO4 6H2O: (a-e) 0.5%, (f-j) 1%, (h-o) 1.5% yéetel (p-u) 2% relación neek' ku ye'esik le k'eexpajal concentración NH4 + tak ka'anal tak kaambal, ba'ax le 0, 1.25, 2.5, 3.75 yéetel 5/L, respectivamente, respectivamente.
Le yoochel 10a ku ye'esik le curvas TGA ti' le cristales yéetel jejeláas concentraciones impureza. Le análisis TGA u tu beetaj ti' le muestras yéetel juntúul relación siembra ti' le 2 ti chúumuk. Le análisis XRD xan u realizó ti' le muestra NSH-20 utia'al u determinar le compuestos formados. Ya'ala'al máaxo'ob máano'ob XRD ku ye'esik ti' le yoochel 10b confirman le cambios ti' le ba'ax cristalina. Le mediciones termogravimétricas ku ye'esik u tuláakal le cristales sintetizados ku ye'esik estabilidad térmica tak 80°C. Ka' ts'o'oke', u peso le cristal disminuyó ti' 35% ka le temperatura aumentó u 200 ° C. U sa'atal u peso le cristales ku yúuchul tumen le tuukula' descomposición, ku implica u asab 5 moléculas ja' utia'al u formar NiSO4 H2O. Le ken u temperatura aumentó u 300-400 ° C, u peso le cristales disminuyó tu ka'atéen. Le asab peso ti' le cristales bin yan 6.5%, ka' jo'op' u le asab peso ti' le muestra cristal NSH-20 bin ligeramente asab ka'anal, exactamente 6.65%. Le descomposición iones NH4 + ti' gas NH3 ti' le muestra NSH-20 resultó ti' jump'íit asab reducibilidad. Bix u bin u ya'abtal u temperaturail 300 tak 400°C, u aalil le cristalo'obo' ku yéemel, le beetike' tuláakal le cristalo'obo' yaan ti'ob le ba'ax NiSO4. U ya'abtal u temperaturail 700°C tak 800°C tu beetaj u k'e'exel u ba'ax le cristalina ti' NiO, tu beetaj u jóok'ol gases SO2 yéetel O2.25,26
U pureza le cristales hexahidrato sulfato níquel bin determinada tumen le evaluación le concentración NH4 + utilizando jump'éel instrumento DC-Arc ICP-MS. U pureza le cristales sulfato de níquel bin determinada utilizando fórmula (5).
Tu'ux Ma leti' u juuch' le impurezas ti' le cristal (mg), Mo leti' le juuch' le cristal (mg), Ca leti' le concentración impurezas ti' le solución (mg leti' l), V leti' le volumen le solución (l).
U yoochel 11 ku ye'esik u pureza le cristales hexahidrato sulfato níquel. Le je'o' pureza jach u je'o' chúumuk 3 yáantajo'ob. Ya'ala'al máaxo'ob máano'ob muestran u le relación siembra yéetel concentración impureza Jun afectan le pureza le cristales sulfato níquel formados. Le asab ka'anal u concentración le impureza, le asab absorción le impurezas, ts'áaik tumen resultado jump'éel menor pureza le cristales formados. Ba'ale', le patrón absorción le impurezas je'el k'ex dependiendo de le concentración le impurezas, ka le gráfico resultado ye'esik u le absorción global ti' le impurezas tumen le cristales ma' jeelpajal significativamente. Beyxan, le ba'ax ku yila'ala' ku ye'esik xan u jump'éel asab relación u siembra je'el u páajtal u ma'alo'obkíinsiko'ob u pureza le cristales. Le ba'ala' je'el u páajtal u yúuchul tuméen ken óol tuláakal le máasewáalo'obo' ti' le núcleos cristal formados ku concentran ti' le núcleos níquel, le probabilidad u iones níquel acumulando ti' le níquel asab ka'anal. 27
Le xooko' tu ye'esaj u le iones amonio (NH4 +) afectan significativamente le tuukula' cristalización yéetel propiedades cristalinas ti' le cristales hexahidrato sulfato níquel, ka xan reveló le influencia le relación neek' ti' le tuukula' cristalización.
Ti' le concentraciones amonio por encima de 2.5 g leti' l, le rendimiento cristal yéetel le tasa tuméen cristal disminuyen. Ti' le concentraciones amonio por encima de 2.5 g leti' l, le rendimiento cristal yéetel le tasa tuméen le cristal aumentan.
U ts'áabal impurezas ti' le solución níquel aumenta le ketlamo' ichil NH4 + yéetel [Ni (6H2O)] 2− iones utia'al u SO42−, ku conduce ti' jump'éel aumento ti' le energía activación. Le disminución ti' le energía activación ka' u ts'áabal altas concentraciones impurezas jach debido a le entrada iones NH4 + ti' le ba'ax cristalina, formando bey le doble ta'ab (NH4) 2Ni (SO4) 2 6H2O.
U búukinta'al jump'éel asab ka'anal relación u siembra je'el u páajtal u ma'alo'obkíinsiko'ob u rendimiento le cristal, le tasa tuméen le cristal yéetel le pureza cristal ti' le hexahidrato sulfato níquel.
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