nature.com ಗೆ ಭೇಟಿ ನೀಡಿದ್ದಕ್ಕಾಗಿ ಧನ್ಯವಾದಗಳು. ನೀವು ಬಳಸುತ್ತಿರುವ ಬ್ರೌಸರ್ ಆವೃತ್ತಿಯು ಸೀಮಿತ CSS ಬೆಂಬಲವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಉತ್ತಮ ಅನುಭವಕ್ಕಾಗಿ, ನೀವು ಇತ್ತೀಚಿನ ಬ್ರೌಸರ್ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಬೇಕೆಂದು ನಾವು ಶಿಫಾರಸು ಮಾಡುತ್ತೇವೆ (ಅಥವಾ ಇಂಟರ್ನೆಟ್ ಎಕ್ಸ್‌ಪ್ಲೋರರ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ ಮೋಡ್ ಅನ್ನು ಆಫ್ ಮಾಡಿ). ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ನಿರಂತರ ಬೆಂಬಲವನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು, ಈ ಸೈಟ್ ಶೈಲಿಗಳು ಅಥವಾ ಜಾವಾಸ್ಕ್ರಿಪ್ಟ್ ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವುದಿಲ್ಲ.
ಈ ಅಧ್ಯಯನವು ನಿರಂತರ ತಂಪಾಗಿಸುವ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್‌ನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮೇಲೆ NH4+ ಕಲ್ಮಶಗಳು ಮತ್ತು ಬೀಜ ಅನುಪಾತದ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್‌ನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನ, ಉಷ್ಣ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪುಗಳ ಮೇಲೆ NH4+ ಕಲ್ಮಶಗಳ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸುತ್ತದೆ. ಕಡಿಮೆ ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳಲ್ಲಿ, Ni2+ ಮತ್ತು NH4+ ಅಯಾನುಗಳು ಬಂಧಕ್ಕಾಗಿ SO42− ನೊಂದಿಗೆ ಸ್ಪರ್ಧಿಸುತ್ತವೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಸ್ಫಟಿಕ ಇಳುವರಿ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳಲ್ಲಿ, NH4+ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ಸೇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಂಕೀರ್ಣ ಉಪ್ಪು (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಸಂಕೀರ್ಣ ಉಪ್ಪಿನ ರಚನೆಯು ಸ್ಫಟಿಕ ಇಳುವರಿ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ NH4+ ಅಯಾನು ಸಾಂದ್ರತೆಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಜಾಲರಿ ಅಸ್ಪಷ್ಟತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕಗಳು 80 °C ವರೆಗಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದ ಮೇಲೆ NH4+ ಕಲ್ಮಶಗಳ ಪ್ರಭಾವವು ಬೀಜ ಅನುಪಾತಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆ ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ, ಅಶುದ್ಧತೆಯು ಸ್ಫಟಿಕಕ್ಕೆ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಸುಲಭ; ಸಾಂದ್ರತೆ ಹೆಚ್ಚಾದಾಗ, ಅಶುದ್ಧತೆಯು ಸ್ಫಟಿಕದೊಳಗೆ ಸೇರಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಸುಲಭ. ಬೀಜ ಅನುಪಾತವು ಸ್ಫಟಿಕದ ಇಳುವರಿಯನ್ನು ಬಹಳವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕದ ಶುದ್ಧತೆಯನ್ನು ಸ್ವಲ್ಪ ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.
ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್ (NiSO4 6H2O) ಈಗ ಬ್ಯಾಟರಿ ತಯಾರಿಕೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಪ್ಲೇಟಿಂಗ್, ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಮತ್ತು ಆಹಾರ, ತೈಲ ಮತ್ತು ಸುಗಂಧ ದ್ರವ್ಯಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆ ಸೇರಿದಂತೆ ವಿವಿಧ ಕೈಗಾರಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ನಿರ್ಣಾಯಕ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ. 1,2,3 ನಿಕಲ್ ಆಧಾರಿತ ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ (LiB) ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಅವಲಂಬಿಸಿರುವ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹನಗಳ ತ್ವರಿತ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯೊಂದಿಗೆ ಇದರ ಪ್ರಾಮುಖ್ಯತೆ ಬೆಳೆಯುತ್ತಿದೆ. NCM 811 ನಂತಹ ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಕಲ್ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳ ಬಳಕೆಯು 2030 ರ ವೇಳೆಗೆ ಪ್ರಾಬಲ್ಯ ಸಾಧಿಸುವ ನಿರೀಕ್ಷೆಯಿದೆ, ಇದು ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್‌ನ ಬೇಡಿಕೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಸಂಪನ್ಮೂಲ ನಿರ್ಬಂಧಗಳಿಂದಾಗಿ, ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಬೆಳೆಯುತ್ತಿರುವ ಬೇಡಿಕೆಯನ್ನು ಪೂರೈಸದಿರಬಹುದು, ಪೂರೈಕೆ ಮತ್ತು ಬೇಡಿಕೆಯ ನಡುವಿನ ಅಂತರವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಕೊರತೆಯು ಸಂಪನ್ಮೂಲ ಲಭ್ಯತೆ ಮತ್ತು ಬೆಲೆ ಸ್ಥಿರತೆಯ ಬಗ್ಗೆ ಕಳವಳಗಳನ್ನು ಹುಟ್ಟುಹಾಕಿದೆ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶುದ್ಧತೆ, ಸ್ಥಿರ ಬ್ಯಾಟರಿ-ದರ್ಜೆಯ ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್‌ನ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಅಗತ್ಯವನ್ನು ಎತ್ತಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. 1,4
ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಮೂಲಕ ಸಾಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ವಿವಿಧ ವಿಧಾನಗಳಲ್ಲಿ, ತಂಪಾಗಿಸುವ ವಿಧಾನವು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ, ಇದು ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಬಳಕೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶುದ್ಧತೆಯ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. 5,6 ನಿರಂತರ ತಂಪಾಗಿಸುವ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್‌ನ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಕುರಿತಾದ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಗಮನಾರ್ಹ ಪ್ರಗತಿಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಶೋಧನೆಗಳು ತಾಪಮಾನ, ತಂಪಾಗಿಸುವ ದರ, ಬೀಜದ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು pH ನಂತಹ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸುವ ಮೂಲಕ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವತ್ತ ಗಮನಹರಿಸುತ್ತವೆ. 7,8,9 ಪಡೆದ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಸ್ಫಟಿಕ ಇಳುವರಿ ಮತ್ತು ಶುದ್ಧತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದು ಗುರಿಯಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ನಿಯತಾಂಕಗಳ ಸಮಗ್ರ ಅಧ್ಯಯನದ ಹೊರತಾಗಿಯೂ, ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಮೇಲೆ ಕಲ್ಮಶಗಳ ಪ್ರಭಾವಕ್ಕೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಅಮೋನಿಯಂ (NH4+) ಗೆ ನೀಡಲಾಗುವ ಗಮನದಲ್ಲಿ ಇನ್ನೂ ದೊಡ್ಡ ಅಂತರವಿದೆ.
ಹೊರತೆಗೆಯುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಅಮೋನಿಯಂ ಕಲ್ಮಶಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಿಂದಾಗಿ ನಿಕಲ್ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣಕ್ಕೆ ಬಳಸುವ ನಿಕಲ್ ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ ಅಮೋನಿಯಂ ಕಲ್ಮಶಗಳು ಇರುವ ಸಾಧ್ಯತೆಯಿದೆ. ಅಮೋನಿಯಾವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಪೋನಿಫೈಯಿಂಗ್ ಏಜೆಂಟ್ ಆಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ನಿಕಲ್ ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ NH4+ ನ ಅಲ್ಪ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಬಿಡುತ್ತದೆ. 10,11,12 ಅಮೋನಿಯಂ ಕಲ್ಮಶಗಳ ಸರ್ವವ್ಯಾಪಿತ್ವದ ಹೊರತಾಗಿಯೂ, ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆ, ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನ, ಉಷ್ಣ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು, ಶುದ್ಧತೆ ಇತ್ಯಾದಿಗಳಂತಹ ಸ್ಫಟಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ ಅವುಗಳ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಸರಿಯಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲಾಗಿಲ್ಲ. ಅವುಗಳ ಪರಿಣಾಮಗಳ ಕುರಿತು ಸೀಮಿತ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಕಲ್ಮಶಗಳು ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ತಡೆಯಬಹುದು ಅಥವಾ ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಕೆಲವು ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ, ಪ್ರತಿಬಂಧಕಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ, ಮೆಟಾಸ್ಟೇಬಲ್ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರ ಸ್ಫಟಿಕ ರೂಪಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತವೆ. 13,14 ಆದ್ದರಿಂದ ಈ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಕೈಗಾರಿಕಾ ದೃಷ್ಟಿಕೋನದಿಂದ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಕಲ್ಮಶಗಳು ಉತ್ಪನ್ನದ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ರಾಜಿ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು.
ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪ್ರಶ್ನೆಯನ್ನು ಆಧರಿಸಿ, ಈ ಅಧ್ಯಯನವು ನಿಕಲ್ ಹರಳುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ ಅಮೋನಿಯಂ ಕಲ್ಮಶಗಳ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡುವ ಗುರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಕಲ್ಮಶಗಳ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ, ಅವುಗಳ ಋಣಾತ್ಮಕ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಹೊಸ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಬಹುದು. ಈ ಅಧ್ಯಯನವು ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಬೀಜ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಸಹ ತನಿಖೆ ಮಾಡಿದೆ. ಬೀಜವನ್ನು ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿರುವುದರಿಂದ, ಈ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಬೀಜ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಈ ಎರಡು ಅಂಶಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಅತ್ಯಗತ್ಯ. 15 ಈ ಎರಡು ನಿಯತಾಂಕಗಳ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಸ್ಫಟಿಕ ಇಳುವರಿ, ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನ, ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆ, ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಶುದ್ಧತೆಯನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಬಳಸಲಾಗಿದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, NH4+ ಕಲ್ಮಶಗಳ ಪ್ರಭಾವದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಚಲನಶೀಲ ನಡವಳಿಕೆ, ಉಷ್ಣ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪುಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ಮತ್ತಷ್ಟು ತನಿಖೆ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.
ಈ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾದ ವಸ್ತುಗಳು GEM ಒದಗಿಸಿದ ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್ (NiSO 6H2O, ≥ 99.8%); ಟಿಯಾಂಜಿನ್ ಹುವಾಶೆಂಗ್ ಕಂಪನಿ, ಲಿಮಿಟೆಡ್ ನಿಂದ ಖರೀದಿಸಿದ ಅಮೋನಿಯಂ ಸಲ್ಫೇಟ್ ((NH)SO , ≥ 99%); ಬಟ್ಟಿ ಇಳಿಸಿದ ನೀರು. ಬಳಸಿದ ಬೀಜ ಸ್ಫಟಿಕವು NiSO 6H2O ಆಗಿದ್ದು, ಇದನ್ನು ಪುಡಿಮಾಡಿ ಜರಡಿ ಹಿಡಿಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದ 0.154 ಮಿಮೀ ಏಕರೂಪದ ಕಣ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. NiSO 6H2O ನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಕೋಷ್ಟಕ 1 ಮತ್ತು ಚಿತ್ರ 1 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.
ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್‌ನ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಮೇಲೆ NH4+ ಕಲ್ಮಶಗಳು ಮತ್ತು ಬೀಜ ಅನುಪಾತದ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಮಧ್ಯಂತರ ತಂಪಾಗಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ತನಿಖೆ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ಎಲ್ಲಾ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು 25 °C ಆರಂಭಿಕ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಶೋಧನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ತಾಪಮಾನ ನಿಯಂತ್ರಣದ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ 25 °C ಅನ್ನು ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ತಾಪಮಾನವಾಗಿ ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ಕಡಿಮೆ-ತಾಪಮಾನದ ಬುಚ್ನರ್ ಫನಲ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಬಿಸಿ ದ್ರಾವಣಗಳ ಶೋಧನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಹಠಾತ್ ತಾಪಮಾನ ಏರಿಳಿತಗಳಿಂದ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣವನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸಬಹುದು. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರ, ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ಸ್ಫಟಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ.
ಮೊದಲು 224 ಗ್ರಾಂ NiSO4 6H2O ಅನ್ನು 200 ಮಿಲಿ ಬಟ್ಟಿ ಇಳಿಸಿದ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಕರಗಿಸಿ ನಿಕಲ್ ದ್ರಾವಣವನ್ನು ತಯಾರಿಸಲಾಯಿತು. ಆಯ್ಕೆಮಾಡಿದ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಸೂಪರ್‌ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್ (S) = 1.109 ಗೆ ಅನುರೂಪವಾಗಿದೆ. 25 °C ನಲ್ಲಿ ಕರಗಿದ ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಕರಗುವಿಕೆಯನ್ನು ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್‌ನ ಕರಗುವಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸುವ ಮೂಲಕ ಸೂಪರ್‌ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್ ಅನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಯಿತು. ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಆರಂಭಿಕ ಒಂದಕ್ಕೆ ಇಳಿಸಿದಾಗ ಸ್ವಯಂಪ್ರೇರಿತ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣವನ್ನು ತಡೆಯಲು ಕಡಿಮೆ ಸೂಪರ್‌ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್ ಅನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಲಾಯಿತು.
ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮೇಲೆ NH4+ ಅಯಾನು ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ನಿಕಲ್ ದ್ರಾವಣಕ್ಕೆ (NH4)2SO4 ಸೇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ತನಿಖೆ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ಈ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾದ NH4+ ಅಯಾನು ಸಾಂದ್ರತೆಗಳು 0, 1.25, 2.5, 3.75, ಮತ್ತು 5 g/L ಆಗಿದ್ದವು. ಏಕರೂಪದ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ದ್ರಾವಣವನ್ನು 300 rpm ನಲ್ಲಿ ಬೆರೆಸಿ 30 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ 60 °C ನಲ್ಲಿ ಬಿಸಿ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ನಂತರ ದ್ರಾವಣವನ್ನು ಅಪೇಕ್ಷಿತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ತಂಪಾಗಿಸಲಾಯಿತು. ತಾಪಮಾನವು 25 °C ತಲುಪಿದಾಗ, ವಿಭಿನ್ನ ಪ್ರಮಾಣದ ಬೀಜ ಹರಳುಗಳನ್ನು (0.5%, 1%, 1.5%, ಮತ್ತು 2% ಬೀಜ ಅನುಪಾತಗಳು) ದ್ರಾವಣಕ್ಕೆ ಸೇರಿಸಲಾಯಿತು. ಬೀಜದ ತೂಕವನ್ನು ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿರುವ NiSO4 6H2O ತೂಕದೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸುವ ಮೂಲಕ ಬೀಜ ಅನುಪಾತವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಯಿತು.
ಬೀಜದ ಹರಳುಗಳನ್ನು ದ್ರಾವಣಕ್ಕೆ ಸೇರಿಸಿದ ನಂತರ, ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಸ್ವಾಭಾವಿಕವಾಗಿ ಸಂಭವಿಸಿತು. ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು 30 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ನಡೆಯಿತು. ದ್ರಾವಣದಿಂದ ಸಂಗ್ರಹವಾದ ಹರಳುಗಳನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಬೇರ್ಪಡಿಸಲು ಫಿಲ್ಟರ್ ಪ್ರೆಸ್ ಬಳಸಿ ದ್ರಾವಣವನ್ನು ಫಿಲ್ಟರ್ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ಶೋಧನೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಹರಳುಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿನ ಕಲ್ಮಶಗಳ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಹರಳುಗಳನ್ನು ನಿಯಮಿತವಾಗಿ ಎಥೆನಾಲ್‌ನಿಂದ ತೊಳೆಯಲಾಗುತ್ತಿತ್ತು. ಹರಳುಗಳು ಎಥೆನಾಲ್‌ನಲ್ಲಿ ಕರಗದ ಕಾರಣ ಹರಳುಗಳನ್ನು ತೊಳೆಯಲು ಎಥೆನಾಲ್ ಅನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ಫಿಲ್ಟರ್ ಮಾಡಿದ ಹರಳುಗಳನ್ನು 50 °C ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದ ಇನ್ಕ್ಯುಬೇಟರ್‌ನಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಯಿತು. ಈ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾದ ವಿವರವಾದ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಕೋಷ್ಟಕ 2 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.
XRD ಉಪಕರಣವನ್ನು (SmartLab SE—HyPix-400) ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು NH4+ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲಾಯಿತು. ಸ್ಫಟಿಕ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲು SEM ಗುಣಲಕ್ಷಣವನ್ನು (Apreo 2 HiVac) ನಡೆಸಲಾಯಿತು. TGA ಉಪಕರಣವನ್ನು (TG-209-F1 Libra) ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಉಷ್ಣ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಯಿತು. ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪುಗಳನ್ನು FTIR (JASCO-FT/IR-4X) ಮೂಲಕ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಯಿತು. ICP-MS ಉಪಕರಣವನ್ನು (Prodigy DC Arc) ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮಾದರಿಯ ಶುದ್ಧತೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಯಿತು. 100 mL ಡಿಸ್ಟಿಲ್ಡ್ ವಾಟರ್‌ನಲ್ಲಿ 0.5 ಗ್ರಾಂ ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ಕರಗಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮಾದರಿಯನ್ನು ತಯಾರಿಸಲಾಯಿತು. ಸೂತ್ರ (1) ರ ಪ್ರಕಾರ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಸ್ಫಟಿಕದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಇನ್‌ಪುಟ್ ಸ್ಫಟಿಕದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಿಂದ ಭಾಗಿಸುವ ಮೂಲಕ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಇಳುವರಿ (x) ಅನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಯಿತು.
ಇಲ್ಲಿ x ಎಂಬುದು 0 ರಿಂದ 1 ರವರೆಗೆ ಬದಲಾಗುವ ಸ್ಫಟಿಕದ ಇಳುವರಿಯಾಗಿದೆ, mout ಎಂಬುದು ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ತೂಕ (g), min ಎಂಬುದು ಇನ್‌ಪುಟ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ತೂಕ (g), msol ಎಂಬುದು ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿನ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ತೂಕ ಮತ್ತು mseed ಎಂಬುದು ಬೀಜ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ತೂಕವಾಗಿದೆ.
ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಅಂದಾಜು ಮಾಡಲು ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಇಳುವರಿಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ತನಿಖೆ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ಈ ಅಧ್ಯಯನವನ್ನು 2% ನಷ್ಟು ಬಿತ್ತನೆ ಅನುಪಾತ ಮತ್ತು ಹಿಂದಿನಂತೆಯೇ ಅದೇ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ವಿಧಾನದೊಂದಿಗೆ ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಐಸೊಥರ್ಮಲ್ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರದ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ವಿಭಿನ್ನ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಸಮಯಗಳಲ್ಲಿ (10, 20, 30, ಮತ್ತು 40 ನಿಮಿಷಗಳು) ಮತ್ತು ಆರಂಭಿಕ ತಾಪಮಾನಗಳಲ್ಲಿ (25, 30, 35, ಮತ್ತು 40 °C) ಸ್ಫಟಿಕ ಇಳುವರಿಯನ್ನು ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಯಿತು. ಆರಂಭಿಕ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಆಯ್ಕೆಮಾಡಿದ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ 1.109, 1.052, 1, ಮತ್ತು 0.953 ರ ಸೂಪರ್‌ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್ (S) ಮೌಲ್ಯಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಕರಗಿದ ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಕರಗುವಿಕೆಯನ್ನು ಆರಂಭಿಕ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್‌ನ ಕರಗುವಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸುವ ಮೂಲಕ ಸೂಪರ್‌ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಯಿತು. ಈ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ, ಕಲ್ಮಶಗಳಿಲ್ಲದೆ ವಿಭಿನ್ನ ತಾಪಮಾನಗಳಲ್ಲಿ 200 ಮಿಲಿ ನೀರಿನಲ್ಲಿ NiSO4 6H2O ನ ಕರಗುವಿಕೆಯನ್ನು ಚಿತ್ರ 2 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಜಾನ್ಸನ್-ಮೇಲ್-ಅವ್ರಾಮಿ (ಜೆಎಂಎ ಸಿದ್ಧಾಂತ) ವನ್ನು ಐಸೊಥರ್ಮಲ್ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಬೀಜ ಹರಳುಗಳನ್ನು ದ್ರಾವಣಕ್ಕೆ ಸೇರಿಸುವವರೆಗೆ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಸಂಭವಿಸದ ಕಾರಣ ಜೆಎಂಎ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಜೆಎಂಎ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ:
x(t) t ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುವಾಗ, k ಪರಿವರ್ತನೆ ದರ ಸ್ಥಿರಾಂಕವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುವಾಗ, t ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಸಮಯವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುವಾಗ ಮತ್ತು n ಅವ್ರಾಮಿ ಸೂಚ್ಯಂಕವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುವಾಗ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸೂತ್ರ 3 (2) ಸೂತ್ರದಿಂದ ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ. ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಅರ್ಹೇನಿಯಸ್ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ:
ಇಲ್ಲಿ kg ಎಂಬುದು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ದರ ಸ್ಥಿರಾಂಕವಾಗಿದ್ದರೆ, k0 ಒಂದು ಸ್ಥಿರಾಂಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಉದಾ. ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿ, R ಎಂಬುದು ಮೋಲಾರ್ ಅನಿಲ ಸ್ಥಿರಾಂಕವಾಗಿದೆ (R=8.314 J/mol K), ಮತ್ತು T ಎಂಬುದು ಐಸೊಥರ್ಮಲ್ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ತಾಪಮಾನ (K).
ಚಿತ್ರ 3a, ಬಿತ್ತನೆ ಅನುಪಾತ ಮತ್ತು ಡೋಪಂಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ನಿಕಲ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಇಳುವರಿಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ ಡೋಪಂಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯು 2.5 ಗ್ರಾಂ/ಲೀ ಗೆ ಹೆಚ್ಚಾದಾಗ, ಸ್ಫಟಿಕದ ಇಳುವರಿಯು 7.77% ರಿಂದ 6.48% (ಬೀಜ ಅನುಪಾತ 0.5%) ಮತ್ತು 10.89% ರಿಂದ 10.32% (ಬೀಜ ಅನುಪಾತ 2%) ಕ್ಕೆ ಇಳಿಯಿತು. ಡೋಪಂಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯಲ್ಲಿನ ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಳವು ಸ್ಫಟಿಕದ ಇಳುವರಿಯಲ್ಲಿ ಅನುಗುಣವಾದ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು. ಬಿತ್ತನೆ ಅನುಪಾತವು 2% ಆಗಿದ್ದಾಗ ಮತ್ತು ಡೋಪಂಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯು 5 ಗ್ರಾಂ/ಲೀ ಆಗಿದ್ದಾಗ ಅತ್ಯಧಿಕ ಇಳುವರಿ 17.98% ತಲುಪಿತು. ಡೋಪಂಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಹೆಚ್ಚಳದೊಂದಿಗೆ ಸ್ಫಟಿಕದ ಇಳುವರಿ ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಸ್ಫಟಿಕದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿರಬಹುದು. ಡೋಪಂಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ, Ni2+ ಮತ್ತು NH4+ ಅಯಾನುಗಳು SO42− ನೊಂದಿಗೆ ಬಂಧಿಸಲು ಸ್ಪರ್ಧಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ ನಿಕ್ಕಲ್‌ನ ಕರಗುವಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಳ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕದ ಇಳುವರಿಯಲ್ಲಿ ಇಳಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. 14 ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಅಧಿಕವಾಗಿದ್ದಾಗ, ಸ್ಪರ್ಧೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಇನ್ನೂ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಕೆಲವು NH4+ ಅಯಾನುಗಳು ನಿಕಲ್ ಮತ್ತು ಸಲ್ಫೇಟ್ ಅಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಿ ನಿಕಲ್ ಅಮೋನಿಯಂ ಸಲ್ಫೇಟ್‌ನ ಡಬಲ್ ಉಪ್ಪನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ. 16 ಡಬಲ್ ಉಪ್ಪಿನ ರಚನೆಯು ದ್ರಾವಕದ ಕರಗುವಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಇಳಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಸ್ಫಟಿಕ ಇಳುವರಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಬಿತ್ತನೆ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ ಸ್ಫಟಿಕ ಇಳುವರಿಯನ್ನು ನಿರಂತರವಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು. ದ್ರಾವಕ ಅಯಾನುಗಳು ಸಂಘಟಿಸಲು ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಆರಂಭಿಕ ಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಒದಗಿಸುವ ಮೂಲಕ ಬೀಜಗಳು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಶನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಮತ್ತು ಸ್ವಯಂಪ್ರೇರಿತ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಬಹುದು. ಬಿತ್ತನೆ ಅನುಪಾತ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಅಯಾನುಗಳು ಸಂಘಟಿಸಲು ಆರಂಭಿಕ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಫಟಿಕಗಳು ರೂಪುಗೊಳ್ಳಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಬಿತ್ತನೆ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ ಇಳುವರಿಯ ಮೇಲೆ ನೇರ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ. 17
NiSO4 · 6H2O ನ ನಿಯತಾಂಕಗಳು: (a) ಸ್ಫಟಿಕ ಇಳುವರಿ ಮತ್ತು (b) ಇನಾಕ್ಯುಲೇಷನ್ ಮೊದಲು ಮತ್ತು ನಂತರ ನಿಕಲ್ ದ್ರಾವಣದ pH.
ಚಿತ್ರ 3b ಬೀಜ ಅನುಪಾತ ಮತ್ತು ಡೋಪಂಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಬೀಜ ಸೇರ್ಪಡೆಯ ಮೊದಲು ಮತ್ತು ನಂತರ ನಿಕಲ್ ದ್ರಾವಣದ pH ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ದ್ರಾವಣದ pH ಅನ್ನು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡುವ ಉದ್ದೇಶವೆಂದರೆ ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿನ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು. ಬೀಜ ಹರಳುಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಮೊದಲು, H+ ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವ NH4+ ಅಯಾನುಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಿಂದಾಗಿ ದ್ರಾವಣದ pH ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಡೋಪಂಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ H+ ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳು ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತವೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ದ್ರಾವಣದ pH ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಬೀಜ ಹರಳುಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸಿದ ನಂತರ, ಎಲ್ಲಾ ದ್ರಾವಣಗಳ pH ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. pH ಪ್ರವೃತ್ತಿಯು ಸ್ಫಟಿಕ ಇಳುವರಿ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಸಕಾರಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸಂಬಂಧ ಹೊಂದಿದೆ. 2.5 ಗ್ರಾಂ/ಲೀ ಡೋಪಂಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು 0.5% ಬೀಜ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ pH ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ. ಡೋಪಂಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯು 5 ಗ್ರಾಂ/ಲೀ ಗೆ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ದ್ರಾವಣದ pH ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವು ಸಾಕಷ್ಟು ಅರ್ಥವಾಗುವಂತಹದ್ದಾಗಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ NH4+ ಅಯಾನುಗಳ ಲಭ್ಯತೆಯು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯಿಂದಾಗಿ ಅಥವಾ ಸೇರ್ಪಡೆಯಿಂದಾಗಿ ಅಥವಾ ಸ್ಫಟಿಕಗಳಿಂದ NH4+ ಅಯಾನುಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಸೇರ್ಪಡೆಯಿಂದಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.
ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಚಲನಶೀಲ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಲು ಸ್ಫಟಿಕ ಇಳುವರಿ ಪ್ರಯೋಗಗಳು ಮತ್ತು ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಐಸೊಥರ್ಮಲ್ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರದ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ವಿಧಾನಗಳ ವಿಭಾಗದಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಚಿತ್ರ 4 ಜಾನ್ಸನ್-ಮೆಹ್ಲ್-ಅವ್ರಾಮಿ (JMA) ಪ್ಲಾಟ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಚಲನಶೀಲ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ln t ಮೌಲ್ಯದ ವಿರುದ್ಧ ln[− ln(1− x(t))] ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಪ್ಲಾಟ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಪ್ಲಾಟ್ ಅನ್ನು ರಚಿಸಲಾಗಿದೆ (ಸಮೀಕರಣ 3). ಪ್ಲಾಟ್‌ನಿಂದ ಪಡೆದ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಮೌಲ್ಯಗಳು ಬೆಳೆಯುತ್ತಿರುವ ಸ್ಫಟಿಕದ ಆಯಾಮಗಳು ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಸೂಚಿಸುವ JMA ಸೂಚ್ಯಂಕ (n) ಮೌಲ್ಯಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಕಟ್‌ಆಫ್ ಮೌಲ್ಯವು ಸ್ಥಿರ ln k ನಿಂದ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುವ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. JMA ಸೂಚ್ಯಂಕ (n) ಮೌಲ್ಯಗಳು 0.35 ರಿಂದ 0.75 ರವರೆಗೆ ಇರುತ್ತದೆ. ಈ n ಮೌಲ್ಯವು ಸ್ಫಟಿಕಗಳು ಒಂದು ಆಯಾಮದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಸರಣ-ನಿಯಂತ್ರಿತ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಅನುಸರಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ; 0 < n < 1 ಒಂದು ಆಯಾಮದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ n < 1 ಪ್ರಸರಣ-ನಿಯಂತ್ರಿತ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. 18 ಸ್ಥಿರ k ನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವು ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ತಾಪಮಾನದೊಂದಿಗೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ವೇಗವಾಗಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ದ್ರಾವಣದ ಸೂಪರ್‌ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ.
ಜಾನ್ಸನ್-ಮೆಹ್ಲ್-ಅವ್ರಾಮಿ (ಜೆಎಂಎ) ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್‌ನ ಪ್ಲಾಟ್‌ಗಳು ವಿಭಿನ್ನ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ತಾಪಮಾನಗಳಲ್ಲಿ: (ಎ) 25 ° ಸಿ, (ಬಿ) 30 ° ಸಿ, (ಸಿ) 35 ° ಸಿ ಮತ್ತು (ಡಿ) 40 ° ಸಿ.
ಎಲ್ಲಾ ತಾಪಮಾನಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಡೋಪಂಟ್‌ಗಳ ಸೇರ್ಪಡೆಯು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರದ ಒಂದೇ ಮಾದರಿಯನ್ನು ತೋರಿಸಿತು. ಡೋಪಂಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯು 2.5 ಗ್ರಾಂ/ಲೀ ಆಗಿದ್ದಾಗ, ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವು ಕಡಿಮೆಯಾಯಿತು ಮತ್ತು ಡೋಪಂಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯು 2.5 ಗ್ರಾಂ/ಲೀ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾದಾಗ, ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವು ಹೆಚ್ಚಾಯಿತು. ಮೊದಲೇ ಹೇಳಿದಂತೆ, ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರದ ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಯು ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿನ ಅಯಾನುಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಯಿಂದಾಗಿ. ಡೋಪಂಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ, ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿನ ಅಯಾನುಗಳ ನಡುವಿನ ಸ್ಪರ್ಧೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ದ್ರಾವಕದ ಕರಗುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. 14 ಇದಲ್ಲದೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಡೋಪಂಟ್‌ಗಳ ಸೇರ್ಪಡೆಯು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಬದಲಾಯಿಸಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಡೋಪಂಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯು 3.75 ಗ್ರಾಂ/ಲೀ ಮೀರಿದಾಗ, ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಹೊಸ ಸ್ಫಟಿಕ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ಗಳು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ಇದು ದ್ರಾವಕದ ಕರಗುವಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಇಳಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಡಬಲ್ ಸಾಲ್ಟ್ (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O ರಚನೆಯಿಂದ ಹೊಸ ಸ್ಫಟಿಕ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಬಹುದು. 16 ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಚರ್ಚಿಸುವಾಗ, ಎಕ್ಸ್-ರೇ ವಿವರ್ತನೆಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಡಬಲ್ ಲವಣದ ರಚನೆಯನ್ನು ದೃಢೀಕರಿಸುತ್ತವೆ.
ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು JMA ಪ್ಲಾಟ್ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ಅರ್ಹೇನಿಯಸ್ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಯಿತು (ಸಮೀಕರಣ (4) ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ). ಚಿತ್ರ 5a ln(kg) ಮೌಲ್ಯ ಮತ್ತು 1/T ಮೌಲ್ಯದ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ನಂತರ, ಪ್ಲಾಟ್‌ನಿಂದ ಪಡೆದ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗಿದೆ. ಚಿತ್ರ 5b ವಿಭಿನ್ನ ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತವೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಕಲ್ಮಶಗಳಿಲ್ಲದೆ ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿ 215.79 kJ/mol ಆಗಿದೆ. ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯು 2.5 g/L ತಲುಪಿದಾಗ, ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯು 3.99% ರಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು 224.42 kJ/mol ಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯ ಹೆಚ್ಚಳವು ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ ಇಳುವರಿಯಲ್ಲಿ ಇಳಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯು 2.5 ಗ್ರಾಂ/ಲೀ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾದಾಗ, ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. 5 ಗ್ರಾಂ/ಲೀ ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯಲ್ಲಿ, ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯು 205.85 kJ/mol ಆಗಿರುತ್ತದೆ, ಇದು 2.5 ಗ್ರಾಂ/ಲೀ ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯಲ್ಲಿ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಗಿಂತ 8.27% ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯ ಇಳಿಕೆಯು ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸುಗಮಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ ಇಳುವರಿಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.
(ಎ) ln(ಕೆಜಿ) ನ ಪ್ಲಾಟ್ ಅನ್ನು 1/T ಗೆ ಹೋಲಿಸುವುದು ಮತ್ತು (ಬಿ) ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿ ಉದಾ. ವಿವಿಧ ಅಶುದ್ಧ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ.
ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು XRD ಮತ್ತು FTIR ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಯಿಂದ ತನಿಖೆ ಮಾಡಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಯಿತು. ಚಿತ್ರ 6 XRD ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಡೇಟಾವು PDF #08–0470 ಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿದೆ, ಇದು α-NiSO4 6H2O (ಕೆಂಪು ಸಿಲಿಕಾ) ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಸ್ಫಟಿಕವು ಟೆಟ್ರಾಗೋನಲ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಸೇರಿದೆ, ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಗುಂಪು P41212, ಯೂನಿಟ್ ಸೆಲ್ ನಿಯತಾಂಕಗಳು a = b = 6.782 Å, c = 18.28 Å, α = β = γ = 90°, ಮತ್ತು ಪರಿಮಾಣ 840.8 Å3. ಈ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಮನೋಮೆನೋವಾ ಮತ್ತು ಇತರರು ಈ ಹಿಂದೆ ಪ್ರಕಟಿಸಿದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿವೆ. 19 NH4+ ಅಯಾನುಗಳ ಪರಿಚಯವು (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O ರಚನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಡೇಟಾವು PDF ಸಂಖ್ಯೆ 31–0062 ಗೆ ಸೇರಿದೆ. ಈ ಸ್ಫಟಿಕವು ಏಕಶಿಲೆಯ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಸೇರಿದ್ದು, ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಗುಂಪು P21/a, ಯೂನಿಟ್ ಕೋಶ ನಿಯತಾಂಕಗಳು a = 9.186 Å, b = 12.468 Å, c = 6.242 Å, α = γ = 90°, β = 106.93°, ಮತ್ತು ಪರಿಮಾಣ 684 Å3. ಈ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸು ಮತ್ತು ಇತರರು ವರದಿ ಮಾಡಿದ ಹಿಂದಿನ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತವೆ.20.
ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ವಿವರ್ತನೆ ಮಾದರಿಗಳು: (a–b) 0.5%, (c–d) 1%, (e–f) 1.5%, ಮತ್ತು (g–h) 2% ಬೀಜ ಅನುಪಾತ. ಬಲ ಚಿತ್ರವು ಎಡ ಚಿತ್ರದ ವಿಸ್ತೃತ ನೋಟವಾಗಿದೆ.
ಚಿತ್ರ 6b, d, f ಮತ್ತು h ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಉಪ್ಪನ್ನು ರೂಪಿಸದೆ ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ ಅಮೋನಿಯಂ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಅತ್ಯುನ್ನತ ಮಿತಿ 2.5 g/L ಆಗಿದೆ. ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯು 3.75 ಮತ್ತು 5 g/L ಆಗಿದ್ದರೆ, NH4+ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ಸೇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಂಕೀರ್ಣ ಉಪ್ಪು (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ದತ್ತಾಂಶದ ಪ್ರಕಾರ, ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯು 3.75 ರಿಂದ 5 g/L ಗೆ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ಸಂಕೀರ್ಣ ಉಪ್ಪಿನ ಗರಿಷ್ಠ ತೀವ್ರತೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ 2θ 16.47° ಮತ್ತು 17.44° ನಲ್ಲಿ. ಸಂಕೀರ್ಣ ಉಪ್ಪಿನ ಗರಿಷ್ಠ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಳವು ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಮತೋಲನದ ತತ್ವದಿಂದಾಗಿ ಮಾತ್ರ. ಆದಾಗ್ಯೂ, 2θ 16.47° ನಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ಅಸಹಜ ಶಿಖರಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸಬಹುದು, ಇದು ಸ್ಫಟಿಕದ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ವಿರೂಪತೆಗೆ ಕಾರಣವೆಂದು ಹೇಳಬಹುದು. 21 ಗುಣಲಕ್ಷಣ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಬಿತ್ತನೆ ಅನುಪಾತವು ಸಂಕೀರ್ಣ ಉಪ್ಪಿನ ಗರಿಷ್ಠ ತೀವ್ರತೆಯಲ್ಲಿ ಇಳಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಬೀಜ ಅನುಪಾತವು ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ದ್ರಾವಕದಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ಇಳಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಬೀಜದ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕೃತವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದ್ರಾವಣದ ಕಡಿಮೆಯಾದ ಸೂಪರ್‌ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್‌ನಿಂದ ಹೊಸ ಹಂತಗಳ ರಚನೆಯು ಅಡ್ಡಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, ಬೀಜ ಅನುಪಾತ ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ, ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ನಿಧಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದ್ರಾವಣದ ಸೂಪರ್‌ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ. ಈ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯು ಕಡಿಮೆ ಕರಗುವ ಡಬಲ್ ಲವಣ (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O ನ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಶನ್ ಸಂಭವನೀಯತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಡಬಲ್ ಲವಣಕ್ಕೆ ಗರಿಷ್ಠ ತೀವ್ರತೆಯ ಡೇಟಾವನ್ನು ಕೋಷ್ಟಕ 3 ರಲ್ಲಿ ನೀಡಲಾಗಿದೆ.
NH4+ ಅಯಾನುಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಿಂದಾಗಿ ಆತಿಥೇಯ ಜಾಲರಿಯಲ್ಲಿನ ಯಾವುದೇ ಅಸ್ವಸ್ಥತೆ ಅಥವಾ ರಚನಾತ್ಮಕ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡಲು FTIR ಗುಣಲಕ್ಷಣವನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. 2% ಸ್ಥಿರ ಬೀಜ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ನಿರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆ. ಚಿತ್ರ 7 FTIR ಗುಣಲಕ್ಷಣ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. 3444, 3257 ಮತ್ತು 1647 cm−1 ನಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವ ವಿಶಾಲ ಶಿಖರಗಳು ಅಣುಗಳ O–H ಹಿಗ್ಗಿಸುವ ವಿಧಾನಗಳಿಂದಾಗಿವೆ. 2370 ಮತ್ತು 2078 cm−1 ನಲ್ಲಿರುವ ಶಿಖರಗಳು ನೀರಿನ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರ-ಅಣು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತವೆ. 412 cm−1 ನಲ್ಲಿರುವ ಬ್ಯಾಂಡ್ Ni–O ಹಿಗ್ಗಿಸುವ ಕಂಪನಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಉಚಿತ SO4− ಅಯಾನುಗಳು 450 (υ2), 630 (υ4), 986 (υ1) ಮತ್ತು 1143 ಮತ್ತು 1100 cm−1 (υ3) ನಲ್ಲಿ ನಾಲ್ಕು ಪ್ರಮುಖ ಕಂಪನ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ. υ1-υ4 ಚಿಹ್ನೆಗಳು ಕಂಪನ ವಿಧಾನಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತವೆ, ಇಲ್ಲಿ υ1 ಕ್ಷೀಣಗೊಳ್ಳದ ಮೋಡ್ ಅನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ (ಸಮ್ಮಿತೀಯ ಹಿಗ್ಗುವಿಕೆ), υ2 ದ್ವಿಗುಣ ಕ್ಷೀಣಗೊಳ್ಳುವ ಮೋಡ್ ಅನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ (ಸಮ್ಮಿತೀಯ ಬಾಗುವಿಕೆ), ಮತ್ತು υ3 ಮತ್ತು υ4 ತ್ರಿವಳಿ ಕ್ಷೀಣಗೊಳ್ಳುವ ಮೋಡ್‌ಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತವೆ (ಕ್ರಮವಾಗಿ ಅಸಮ್ಮಿತ ಹಿಗ್ಗುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಅಸಮ್ಮಿತ ಬಾಗುವಿಕೆ). 22,23,24 ಗುಣಲಕ್ಷಣ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಅಮೋನಿಯಂ ಕಲ್ಮಶಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು 1143 cm-1 ರ ತರಂಗಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಿಖರವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ಕೆಂಪು ವೃತ್ತದಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ). 1143 cm-1 ನಲ್ಲಿರುವ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಿಖರವು NH4+ ಅಯಾನುಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಿಸದೆ, ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ರಚನೆಯ ವಿರೂಪವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಸ್ಫಟಿಕದೊಳಗಿನ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಅಯಾನು ಅಣುಗಳ ಕಂಪನ ಆವರ್ತನದಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.
ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯ ಚಲನಶೀಲ ವರ್ತನೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ XRD ಮತ್ತು FTIR ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಚಿತ್ರ 8 NH4+ ಕಲ್ಮಶಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವುದರೊಂದಿಗೆ ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್‌ನ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ರೇಖಾಚಿತ್ರವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಕಲ್ಮಶಗಳ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, Ni2+ ಅಯಾನುಗಳು H2O ನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಿ ನಿಕಲ್ ಹೈಡ್ರೇಟ್ [Ni(6H2O)]2− ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ. ನಂತರ, ನಿಕಲ್ ಹೈಡ್ರೇಟ್ ಸ್ವಯಂಪ್ರೇರಿತವಾಗಿ SO42− ಅಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ ಸೇರಿ Ni(SO4)2 6H2O ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳಾಗಿ ಬೆಳೆಯುತ್ತದೆ. ದ್ರಾವಣಕ್ಕೆ ಕಡಿಮೆ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಅಮೋನಿಯಂ ಕಲ್ಮಶಗಳನ್ನು (2.5 ಗ್ರಾಂ/ಲೀ ಅಥವಾ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ) ಸೇರಿಸಿದಾಗ, [Ni(6H2O)]2− ಅನ್ನು SO42− ಅಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಸಂಯೋಜಿಸುವುದು ಕಷ್ಟ ಏಕೆಂದರೆ [Ni(6H2O)]2− ಮತ್ತು NH4+ ಅಯಾನುಗಳು SO42− ಅಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜನೆಗಾಗಿ ಸ್ಪರ್ಧಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೂ ಎರಡೂ ಅಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಲು ಇನ್ನೂ ಸಾಕಷ್ಟು ಸಲ್ಫೇಟ್ ಅಯಾನುಗಳಿವೆ. ಈ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯು ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯ ಹೆಚ್ಚಳ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಲ್ಲಿ ನಿಧಾನಗತಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. 14,25 ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ಗಳು ರೂಪುಗೊಂಡು ಸ್ಫಟಿಕಗಳಾಗಿ ಬೆಳೆದ ನಂತರ, ಬಹು NH4+ ಮತ್ತು (NH4)2SO4 ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಸ್ಫಟಿಕ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತದೆ. NSH-8 ಮತ್ತು NSH-12 ಮಾದರಿಗಳಲ್ಲಿನ SO4− ಅಯಾನುಗಳ (ತರಂಗಸಂಖ್ಯೆ 1143 cm−1) ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪು ಡೋಪಿಂಗ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಿಲ್ಲದೆ ರೂಪುಗೊಳ್ಳಲು ಇದು ಕಾರಣವನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಅಧಿಕವಾಗಿದ್ದಾಗ, NH4+ ಅಯಾನುಗಳು ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ಸಂಯೋಜಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತವೆ, ಡಬಲ್ ಲವಣಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ. 16 ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವು ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ SO42− ಅಯಾನುಗಳ ಕೊರತೆಯಿಂದಾಗಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು SO42− ಅಯಾನುಗಳು ಅಮೋನಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳಿಗಿಂತ ವೇಗವಾಗಿ ನಿಕಲ್ ಹೈಡ್ರೇಟ್‌ಗಳಿಗೆ ಬಂಧಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವು ಡಬಲ್ ಲವಣಗಳ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಶನ್ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ. ಮಿಶ್ರಲೋಹ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, Ni(SO4)2 6H2O ಮತ್ತು (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ಗಳು ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ಇದು ಪಡೆದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಳವು ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ವೇಗವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್ ಅನ್ನು ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಕರಗಿಸಿ, ಸ್ವಲ್ಪ ಪ್ರಮಾಣದ ಮತ್ತು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ಅಮೋನಿಯಂ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಅನ್ನು ಸೇರಿಸಿ, ನಂತರ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ನಡೆಸುವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು:
SEM ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 9 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸೇರಿಸಲಾದ ಅಮೋನಿಯಂ ಉಪ್ಪಿನ ಪ್ರಮಾಣ ಮತ್ತು ಬೀಜ ಬಿತ್ತನೆ ಅನುಪಾತವು ಸ್ಫಟಿಕದ ಆಕಾರದ ಮೇಲೆ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ರೂಪುಗೊಂಡ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಗಾತ್ರವು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ ಕೆಲವು ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ ದೊಡ್ಡ ಸ್ಫಟಿಕಗಳು ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ರೂಪುಗೊಂಡ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಸರಾಸರಿ ಗಾತ್ರದ ಮೇಲೆ ಅಮೋನಿಯಂ ಉಪ್ಪು ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಬೀಜ ಬಿತ್ತನೆ ಅನುಪಾತದ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಇನ್ನೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.
NiSO4 6H2O ನ ಸ್ಫಟಿಕ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ: (a–e) 0.5%, (f–j) 1%, (h–o) 1.5% ಮತ್ತು (p–u) 2% ಬೀಜ ಅನುಪಾತವು ಮೇಲಿನಿಂದ ಕೆಳಕ್ಕೆ NH4+ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಕ್ರಮವಾಗಿ 0, 1.25, 2.5, 3.75 ಮತ್ತು 5 g/L ಆಗಿದೆ.
ಚಿತ್ರ 10a ವಿಭಿನ್ನ ಅಶುದ್ಧ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ TGA ವಕ್ರಾಕೃತಿಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. 2% ಬೀಜ ಅನುಪಾತದೊಂದಿಗೆ ಮಾದರಿಗಳ ಮೇಲೆ TGA ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ರೂಪುಗೊಂಡ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು NSH-20 ಮಾದರಿಯ ಮೇಲೆ XRD ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಸಹ ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಚಿತ್ರ 10b ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವ XRD ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ದೃಢಪಡಿಸುತ್ತವೆ. ಥರ್ಮೋಗ್ರಾವಿಮೆಟ್ರಿಕ್ ಮಾಪನಗಳು ಎಲ್ಲಾ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಸ್ಫಟಿಕಗಳು 80°C ವರೆಗೆ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ತರುವಾಯ, ತಾಪಮಾನವು 200°C ಗೆ ಹೆಚ್ಚಾದಾಗ ಸ್ಫಟಿಕದ ತೂಕವು 35% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾಯಿತು. ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ತೂಕ ನಷ್ಟವು ವಿಭಜನೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಿಂದಾಗಿ, ಇದು NiSO4 H2O ಅನ್ನು ರೂಪಿಸಲು 5 ನೀರಿನ ಅಣುಗಳ ನಷ್ಟವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ತಾಪಮಾನವು 300–400°C ಗೆ ಹೆಚ್ಚಾದಾಗ, ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ತೂಕವು ಮತ್ತೆ ಕಡಿಮೆಯಾಯಿತು. ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ತೂಕ ನಷ್ಟವು ಸುಮಾರು 6.5% ರಷ್ಟಿತ್ತು, ಆದರೆ NSH-20 ಸ್ಫಟಿಕ ಮಾದರಿಯ ತೂಕ ನಷ್ಟವು ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚಾಗಿತ್ತು, ನಿಖರವಾಗಿ 6.65%. NSH-20 ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ NH4+ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು NH3 ಅನಿಲವಾಗಿ ವಿಭಜಿಸುವುದರಿಂದ ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಡಿತಗೊಳಿಸುವಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು. ತಾಪಮಾನವು 300 ರಿಂದ 400°C ಗೆ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಹರಳುಗಳ ತೂಕ ಕಡಿಮೆಯಾಯಿತು, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಎಲ್ಲಾ ಹರಳುಗಳು NiSO4 ರಚನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದವು. ತಾಪಮಾನವನ್ನು 700°C ನಿಂದ 800°C ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯು NiO ಆಗಿ ರೂಪಾಂತರಗೊಂಡು SO2 ಮತ್ತು O2 ಅನಿಲಗಳ ಬಿಡುಗಡೆಗೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು.25,26
DC-Arc ICP-MS ಉಪಕರಣವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು NH4+ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ನಿರ್ಣಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್ ಹರಳುಗಳ ಶುದ್ಧತೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಯಿತು. ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹರಳುಗಳ ಶುದ್ಧತೆಯನ್ನು ಸೂತ್ರ (5) ಬಳಸಿ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಯಿತು.
Ma ಎಂಬುದು ಸ್ಫಟಿಕದಲ್ಲಿರುವ ಕಲ್ಮಶಗಳ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ (mg), Mo ಎಂಬುದು ಸ್ಫಟಿಕದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ (mg), Ca ಎಂಬುದು ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿರುವ ಕಲ್ಮಶಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆ (mg/l), V ಎಂಬುದು ದ್ರಾವಣದ ಪರಿಮಾಣ (l).
ಚಿತ್ರ 11 ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್ ಹರಳುಗಳ ಶುದ್ಧತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಶುದ್ಧತೆಯ ಮೌಲ್ಯವು 3 ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಸರಾಸರಿ ಮೌಲ್ಯವಾಗಿದೆ. ಬೀಜಗಳ ಅನುಪಾತ ಮತ್ತು ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ರೂಪುಗೊಂಡ ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹರಳುಗಳ ಶುದ್ಧತೆಯ ಮೇಲೆ ನೇರವಾಗಿ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆ, ಕಲ್ಮಶಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ರೂಪುಗೊಂಡ ಹರಳುಗಳ ಕಡಿಮೆ ಶುದ್ಧತೆ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕಲ್ಮಶಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಮಾದರಿಯು ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ ಬದಲಾಗಬಹುದು ಮತ್ತು ಫಲಿತಾಂಶದ ಗ್ರಾಫ್ ಹರಳುಗಳಿಂದ ಕಲ್ಮಶಗಳ ಒಟ್ಟಾರೆ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಬದಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಬೀಜಗಳ ಅನುಪಾತವು ಹರಳುಗಳ ಶುದ್ಧತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಈ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವು ಸಾಧ್ಯ ಏಕೆಂದರೆ ರೂಪುಗೊಂಡ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಫಟಿಕ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ಗಳು ನಿಕಲ್ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕೃತವಾಗಿರುವಾಗ, ನಿಕಲ್ ಅಯಾನುಗಳು ನಿಕಲ್ ಮೇಲೆ ಸಂಗ್ರಹವಾಗುವ ಸಂಭವನೀಯತೆ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. 27
ಅಧ್ಯಯನವು ಅಮೋನಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳು (NH4+) ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮೇಲೆ ಬೀಜ ಅನುಪಾತದ ಪ್ರಭಾವವನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದೆ.
2.5 ಗ್ರಾಂ/ಲೀ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಮೋನಿಯಂ ಸಾಂದ್ರತೆಯಲ್ಲಿ, ಸ್ಫಟಿಕ ಇಳುವರಿ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. 2.5 ಗ್ರಾಂ/ಲೀ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಮೋನಿಯಂ ಸಾಂದ್ರತೆಯಲ್ಲಿ, ಸ್ಫಟಿಕ ಇಳುವರಿ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.
ನಿಕಲ್ ದ್ರಾವಣಕ್ಕೆ ಕಲ್ಮಶಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವುದರಿಂದ SO42− ಗಾಗಿ NH4+ ಮತ್ತು [Ni(6H2O)]2− ಅಯಾನುಗಳ ನಡುವಿನ ಸ್ಪರ್ಧೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಕಲ್ಮಶಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸಿದ ನಂತರ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯ ಇಳಿಕೆಗೆ ಕಾರಣ NH4+ ಅಯಾನುಗಳು ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯೊಳಗೆ ಪ್ರವೇಶಿಸುವುದರಿಂದ, ಡಬಲ್ ಲವಣ (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.
ಹೆಚ್ಚಿನ ಬಿತ್ತನೆ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಬಳಸುವುದರಿಂದ ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್‌ನ ಸ್ಫಟಿಕ ಇಳುವರಿ, ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ ಶುದ್ಧತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು.
ಡೆಮಿರೆಲ್, HS, ಮತ್ತು ಇತರರು. ಲ್ಯಾಟರೈಟ್ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಟರಿ-ದರ್ಜೆಯ ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೈಡ್ರೇಟ್‌ನ ಆಂಟಿಸಾಲ್ವೆಂಟ್ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ. ಸೆಪ್ಟೆಂಬರ್ ಶುದ್ಧೀಕರಣ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ, 286, 120473. https://doi.org/10.1016/J.SEPPUR.2022.120473 (2022).
ಸಗುಂತಲಾ, ಪಿ. ಮತ್ತು ಯಸೋಟಾ, ಪಿ. ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು: ಡೋಪಂಟ್‌ಗಳಾಗಿ ಸೇರಿಸಲಾದ ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳೊಂದಿಗೆ ಗುಣಲಕ್ಷಣ ಅಧ್ಯಯನಗಳು. ವಿಷಯ. ಇಂದು ಪ್ರೊಕ್. 9, 669–673. https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2018.10.391 (2019).
ಬಾಬಾಅಹ್ಮಾಡಿ, ವಿ., ಮತ್ತು ಇತರರು. ಕಡಿಮೆಯಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಪಾಲಿಯೋಲ್-ಮಧ್ಯಸ್ಥ ಮುದ್ರಣದೊಂದಿಗೆ ಜವಳಿ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಲ್ಲಿ ನಿಕಲ್ ಮಾದರಿಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡಿಪೋಸಿಷನ್. ಕೊಲೊಯ್ಡಲ್ ಸರ್ಫೇಸಸ್‌ನ ಭೌತ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಜರ್ನಲ್ 703, 135203. https://doi.org/10.1016/J.COLSURFA.2024.135203 (2024).
ಫ್ರೇಸರ್, ಜೆ., ಆಂಡರ್ಸನ್, ಜೆ., ಲಾಜುಯೆನ್, ಜೆ., ಮತ್ತು ಇತರರು. “ಭವಿಷ್ಯದ ಬೇಡಿಕೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹನ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗೆ ನಿಕಲ್ ಪೂರೈಕೆಯ ಸುರಕ್ಷತೆ.” ಯುರೋಪಿಯನ್ ಒಕ್ಕೂಟದ ಪ್ರಕಟಣೆ ಕಚೇರಿ; (2021). https://doi.org/10.2760/212807
ಹಾನ್, ಬಿ., ಬಾಕ್ಮನ್, ಒ., ವಿಲ್ಸನ್, ಬಿಪಿ, ಲುಂಡ್‌ಸ್ಟ್ರೋಮ್, ಎಂ. ಮತ್ತು ಲೌಹಿ-ಕುಲ್ತಾನೆನ್, ಎಂ. ಬ್ಯಾಚ್ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಮೂಲಕ ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಅನ್ನು ತಂಪಾಗಿಸುವುದರೊಂದಿಗೆ ಶುದ್ಧೀಕರಿಸುವುದು. ರಾಸಾಯನಿಕ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ 42(7), 1475–1480. https://doi.org/10.1002/CEAT.201800695 (2019).
ಮಾ, ವೈ. ಮತ್ತು ಇತರರು. ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಲೋಹದ ಲವಣಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ಅವಕ್ಷೇಪನ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ವಿಧಾನಗಳ ಅನ್ವಯ: ಒಂದು ವಿಮರ್ಶೆ. ಲೋಹಗಳು. 10(12), 1-16. https://doi.org/10.3390/MET10121609 (2020).
ಮಸಲೋವ್, ವಿಎಂ, ಮತ್ತು ಇತರರು. ಸ್ಥಿರ-ಸ್ಥಿತಿಯ ತಾಪಮಾನ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್ (α-NiSO4.6H2O) ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆ. ಸ್ಫಟಿಕಶಾಸ್ತ್ರ. 60(6), 963–969. https://doi.org/10.1134/S1063774515060206 (2015).
ಚೌಧರಿ, ಆರ್ಆರ್ ಮತ್ತು ಇತರರು. α-ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್ ಹರಳುಗಳು: ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು, ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧ. JApCr. 52, 1371–1377. https://doi.org/10.1107/S1600576719013797FILE (2019).
ಹಾನ್, ಬಿ., ಬಾಕ್ಮನ್, ಒ., ವಿಲ್ಸನ್, ಬಿಪಿ, ಲುಂಡ್‌ಸ್ಟ್ರೋಮ್, ಎಂ. ಮತ್ತು ಲೌಹಿ-ಕುಲ್ತಾನೆನ್, ಎಂ. ಬ್ಯಾಚ್-ಕೂಲ್ಡ್ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಮೂಲಕ ನಿಕಲ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಶುದ್ಧೀಕರಣ. ಕೆಮಿಕಲ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ 42(7), 1475–1480. https://doi.org/10.1002/ceat.201800695 (2019).