Хвала вам што сте посетили nature.com. Верзија прегледача коју користите има ограничену подршку за CSS. За најбоље искуство, препоручујемо да користите најновију верзију прегледача (или да искључите режим компатибилности у Internet Explorer-у). Поред тога, како би се осигурала континуирана подршка, ова страница неће садржати стилове или JavaScript.
Ова студија истражује утицај нечистоћа NH4+ и односа семена на механизам раста и перформансе никл сулфат хексахидрата под дисконтинуираном кристализацијом хлађењем, и испитује утицај нечистоћа NH4+ на механизам раста, термичка својства и функционалне групе никл сулфат хексахидрата. При ниским концентрацијама нечистоћа, јони Ni2+ и NH4+ се такмиче са SO42− за везивање, што резултира смањеним приносом кристала и брзином раста и повећаном енергијом активације кристализације. При високим концентрацијама нечистоћа, NH4+ јони се уграђују у кристалну структуру и формирају комплексну со (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. Формирање комплексне соли резултира повећаним приносом кристала и брзином раста и смањеном енергијом активације кристализације. Присуство и високих и ниских концентрација NH4+ јона узрокује изобличење решетке, а кристали су термички стабилни на температурама до 80 °C. Поред тога, утицај нечистоћа NH4+ на механизам раста кристала је већи од утицаја односа семена. Када је концентрација нечистоћа ниска, нечистоћа се лако везује за кристал; Када је концентрација висока, нечистоћа се лако уграђује у кристал. Однос семена може значајно повећати принос кристала и мало побољшати чистоћу кристала.
Никл сулфат хексахидрат (NiSO4 6H2O) је сада критичан материјал који се користи у разним индустријама, укључујући производњу батерија, галванизацију, катализаторе, па чак и у производњи хране, нафте и парфема. 1,2,3 Његов значај расте са брзим развојем електричних возила, која се у великој мери ослањају на литијум-јонске (LiB) батерије на бази никла. Очекује се да ће употреба легура са високим садржајем никла, као што је NCM 811, доминирати до 2030. године, што ће додатно повећати потражњу за никл сулфат хексахидратом. Међутим, због ограничења ресурса, производња можда неће пратити растућу потражњу, стварајући јаз између понуде и потражње. Ова несташица је изазвала забринутост у вези са доступношћу ресурса и стабилности цена, истичући потребу за ефикасном производњом високо чистог, стабилног никл сулфата за батерије. 1,4
Производња никл сулфат хексахидрата се генерално постиже кристализацијом. Међу различитим методама, метода хлађења је широко коришћена метода, која има предности ниске потрошње енергије и могућности производње материјала високе чистоће. 5,6 Истраживање кристализације никл сулфат хексахидрата коришћењем дисконтинуиране кристализације хлађењем постигло је значајан напредак. Тренутно се већина истраживања фокусира на побољшање процеса кристализације оптимизацијом параметара као што су температура, брзина хлађења, величина семена и pH. 7,8,9 Циљ је повећање приноса кристала и чистоће добијених кристала. Међутим, упркос свеобухватном проучавању ових параметара, и даље постоји велика празнина у пажњи посвећеној утицају нечистоћа, посебно амонијума (NH4+), на резултате кристализације.
Нечистоће амонијума вероватно су присутне у раствору никла који се користи за кристализацију никла због присуства нечистоћа амонијума током процеса екстракције. Амонијак се обично користи као средство за сапонификацију, што оставља трагове NH4+ у раствору никла. 10,11,12 Упркос свеприсутности нечистоћа амонијума, њихов утицај на својства кристала као што су кристална структура, механизам раста, термичка својства, чистоћа итд. остаје слабо схваћен. Ограничена истраживања о њиховим ефектима су важна јер нечистоће могу ометати или мењати раст кристала и, у неким случајевима, деловати као инхибитори, утичући на прелаз између метастабилних и стабилних кристалних облика. 13,14 Разумевање ових ефеката је стога кључно са индустријске перспективе јер нечистоће могу угрозити квалитет производа.
На основу специфичног питања, циљ ове студије је био да истражи утицај нечистоћа амонијума на својства кристала никла. Разумевањем утицаја нечистоћа, могу се развити нове методе за контролу и минимизирање њихових негативних ефеката. Ова студија је такође истраживала корелацију између концентрације нечистоћа и промена у односу семена. Пошто се семе широко користи у процесу производње, параметри семена су коришћени у овој студији и неопходно је разумети везу између ова два фактора. 15 Ефекти ова два параметра су коришћени за проучавање приноса кристала, механизма раста кристала, кристалне структуре, морфологије и чистоће. Поред тога, даље су испитани кинетичко понашање, термичка својства и функционалне групе кристала под утицајем само NH4+ нечистоћа.
Материјали коришћени у овој студији били су никл сулфат хексахидрат (NiSO₄ 6H₂O, ≥ 99,8%) који је обезбедио GEM; амонијум сулфат ((NH₃)₂SO₄, ≥ 99%) купљен од Tianjin Huasheng Co., Ltd.; дестилована вода. Као кристална семена коришћен је NiSO₄ 6H₂O, уситњен и просејан да би се добила уједначена величина честица од 0,154 mm. Карактеристике NiSO₄ 6H₂O су приказане у Табели 1 и на Слици 1.
Утицај нечистоћа NH4+ и односа семена на кристализацију никл сулфат хексахидрата испитан је коришћењем повременог хлађења. Сви експерименти су спроведени на почетној температури од 25 °C. 25 °C је изабрано као температура кристализације узимајући у обзир ограничења контроле температуре током филтрације. Кристализација може бити индукована наглим флуктуацијама температуре током филтрације врућих раствора коришћењем Бухнеровог левка на ниској температури. Овај процес може значајно утицати на кинетику, усвајање нечистоћа и различита својства кристала.
Раствор никла је прво припремљен растварањем 224 г NiSO4 6H2O у 200 мл дестиловане воде. Изабрана концентрација одговара презасићености (S) = 1,109. Презасићеност је одређена упоређивањем растворљивости растворених кристала никл сулфата са растворљивошћу никл сулфат хексахидрата на 25 °C. Нижа презасићеност је изабрана да би се спречила спонтана кристализација када се температура спусти на почетну.
Утицај концентрације NH4+ јона на процес кристализације испитан је додавањем (NH4)2SO4 у раствор никла. Концентрације NH4+ јона коришћене у овој студији биле су 0, 1,25, 2,5, 3,75 и 5 г/Л. Раствор је загрејан на 60 °C током 30 минута уз мешање на 300 о/мин како би се осигурало равномерно мешање. Раствор је затим охлађен до жељене температуре реакције. Када је температура достигла 25 °C, различите количине кристала семена (односи семена од 0,5%, 1%, 1,5% и 2%) су додате у раствор. Однос семена је одређен упоређивањем тежине семена са тежином NiSO4 6H2O у раствору.
Након додавања кристала за засићење у раствор, процес кристализације се одвијао природно. Процес кристализације је трајао 30 минута. Раствор је филтриран помоћу филтер пресе како би се акумулирани кристали додатно одвојили од раствора. Током процеса филтрације, кристали су редовно прани етанолом како би се минимизирала могућност рекристализације и пријањање нечистоћа из раствора на површину кристала. Етанол је изабран за прање кристала јер су кристали нерастворљиви у етанолу. Филтрирани кристали су стављени у лабораторијски инкубатор на 50 °C. Детаљни експериментални параметри коришћени у овој студији приказани су у Табели 2.
Кристална структура је одређена помоћу XRD инструмента (SmartLab SE—HyPix-400) и детектовано је присуство NH4+ једињења. SEM карактеризација (Apreo 2 HiVac) је извршена ради анализе кристалне морфологије. Термичка својства кристала су одређена помоћу TGA инструмента (TG-209-F1 Libra). Функционалне групе су анализиране помоћу FTIR (JASCO-FT/IR-4X). Чистоћа узорка је одређена помоћу ICP-MS инструмента (Prodigy DC Arc). Узорак је припремљен растварањем 0,5 г кристала у 100 mL дестиловане воде. Принос кристализације (x) је израчунат дељењем масе излазног кристала са масом улазног кристала према формули (1).
где је x принос кристала, који варира од 0 до 1, mout је тежина излазних кристала (g), min је тежина улазних кристала (g), msol је тежина кристала у раствору, а mseed је тежина кристала семена.
Принос кристализације је даље испитан како би се одредила кинетика раста кристала и проценила вредност енергије активације. Ова студија је спроведена са односом засејавања од 2% и истим експерименталним поступком као и раније. Параметри изотермне кинетике кристализације одређени су проценом приноса кристала при различитим временима кристализације (10, 20, 30 и 40 мин) и почетним температурама (25, 30, 35 и 40 °C). Одабране концентрације на почетној температури одговарале су вредностима презасићености (S) од 1,109, 1,052, 1 и 0,953, респективно. Вредност презасићености је одређена поређењем растворљивости растворених кристала никл сулфата са растворљивошћу никл сулфат хексахидрата на почетној температури. У овој студији, растворљивост NiSO4 6H2O у 200 mL воде на различитим температурама без нечистоћа приказана је на слици 2.
Џонсон-Мејл-Аврами (ЈМА теорија) се користи за анализу понашања изотермне кристализације. ЈМА теорија је изабрана зато што се процес кристализације не дешава док се у раствор не додају кристали семена. ЈМА теорија је описана на следећи начин:
Где x(t) представља прелаз у времену t, k представља константу брзине прелаза, t представља време прелаза, а n представља Аврамијев индекс. Формула 3 је изведена из формуле (2). Енергија активације кристализације се одређује помоћу Аренијусове једначине:
Где је kg константа брзине реакције, k0 је константа, Eg је енергија активације раста кристала, R је моларна гасна константа (R=8,314 J/mol K), а T је изотермна температура кристализације (K).
Слика 3а показује да однос засејавања и концентрација допанта утичу на принос кристала никла. Када се концентрација допанта у раствору повећала на 2,5 г/Л, принос кристала се смањио са 7,77% на 6,48% (однос засејавања од 0,5%) и са 10,89% на 10,32% (однос засејавања од 2%). Даље повећање концентрације допанта довело је до одговарајућег повећања приноса кристала. Највећи принос је достигао 17,98% када је однос засејавања био 2%, а концентрација допанта 5 г/Л. Промене у обрасцу приноса кристала са повећањем концентрације допанта могу бити повезане са променама у механизму раста кристала. Када је концентрација допанта ниска, јони Ni2+ и NH4+ се такмиче за везивање са SO42−, што доводи до повећања растворљивости никла у раствору и смањења приноса кристала. 14 Када је концентрација нечистоћа висока, процес конкуренције се и даље одвија, али неки NH4+ јони координишу са јонима никла и сулфата да би формирали двоструку со никл амонијум сулфата. 16 Формирање двоструке соли доводи до смањења растворљивости растворене супстанце, чиме се повећава принос кристала. Повећање односа засејавања може континуирано побољшавати принос кристала. Засејавање може покренути процес нуклеације и спонтаног раста кристала обезбеђивањем почетне површине за организовање јона растворене супстанце и формирање кристала. Како се однос засејавања повећава, повећава се почетна површина за организовање јона, тако да се може формирати више кристала. Стога, повећање односа засејавања има директан утицај на брзину раста кристала и принос кристала. 17
Параметри NiSO4 6H2O: (а) принос кристала и (б) pH раствора никла пре и после инокулације.
Слика 3б показује да однос допанта и концентрација допанта утичу на pH раствора никла пре и после додавања допанта. Сврха праћења pH раствора је разумевање промена хемијске равнотеже у раствору. Пре додавања кристала допанта, pH раствора тежи да се смањи због присуства NH4+ јона који ослобађају H+ протоне. Повећање концентрације допанта доводи до ослобађања више H+ протона, чиме се смањује pH раствора. Након додавања кристала допанта, pH свих раствора се повећава. Тренд pH је позитивно корелиран са трендом приноса кристала. Најнижа pH вредност је добијена при концентрацији допанта од 2,5 г/Л и односу допанта од 0,5%. Како се концентрација допанта повећава на 5 г/Л, pH раствора се повећава. Овај феномен је сасвим разумљив, јер се доступност NH4+ јона у раствору смањује или због апсорпције, или због инклузије, или због апсорпције и инклузије NH4+ јона кристалима.
Експерименти и анализе приноса кристала су даље спроведене како би се одредило кинетичко понашање раста кристала и израчунала енергија активације раста кристала. Параметри изотермне кинетике кристализације објашњени су у одељку Методе. Слика 4 приказује Џонсон-Мел-Аврами (JMA) графикон који приказује кинетичко понашање раста кристала никл сулфата. График је генерисан цртањем вредности ln[− ln(1− x(t))] у односу на вредност ln t (Једначина 3). Вредности градијента добијене из графика одговарају вредностима JMA индекса (n) које указују на димензије растућег кристала и механизам раста. Док гранична вредност указује на брзину раста која је представљена константом ln k. Вредности JMA индекса (n) крећу се од 0,35 до 0,75. Ова n вредност указује да кристали имају једнодимензионални раст и прате механизам раста контролисан дифузијом; 0 < n < 1 указује на једнодимензионални раст, док n < 1 указује на механизам раста контролисан дифузијом. 18 Брзина раста константе k опада са повећањем температуре, што указује да се процес кристализације одвија брже на нижим температурама. Ово је повезано са повећањем презасићености раствора на нижим температурама.
Џонсон-Мел-Аврами (JMA) дијаграми никл сулфат хексахидрата на различитим температурама кристализације: (а) 25 °C, (б) 30 °C, (ц) 35 °C и (д) 40 °C.
Додавање допанта показало је исти образац брзине раста на свим температурама. Када је концентрација допанта била 2,5 г/Л, брзина раста кристала се смањила, а када је концентрација допанта била већа од 2,5 г/Л, брзина раста кристала се повећала. Као што је раније поменуто, промена у обрасцу брзине раста кристала је последица промене механизма интеракције између јона у раствору. Када је концентрација допанта ниска, процес конкуренције између јона у раствору повећава растворљивост растворене супстанце, чиме се смањује брзина раста кристала. 14 Штавише, додавање високих концентрација допанта значајно мења процес раста. Када концентрација допанта пређе 3,75 г/Л, формирају се додатна нова кристална језгра, што доводи до смањења растворљивости растворене супстанце, чиме се повећава брзина раста кристала. Формирање нових кристалних језгара може се демонстрирати формирањем двоструке соли (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. 16 Када се говори о механизму раста кристала, резултати рендгенске дифракције потврђују формирање двоструке соли.
Функција JMA графикона је даље процењена да би се одредила енергија активације кристализације. Енергија активације је израчуната помоћу Аренијусове једначине (приказана у једначини (4)). Слика 5а приказује везу између вредности ln(kg) и вредности 1/T. Затим је енергија активације израчуната коришћењем вредности градијента добијене из графика. Слика 5б приказује вредности енергије активације кристализације под различитим концентрацијама нечистоћа. Резултати показују да промене концентрације нечистоћа утичу на енергију активације. Енергија активације кристализације кристала никл сулфата без нечистоћа је 215,79 kJ/mol. Када концентрација нечистоћа достигне 2,5 g/L, енергија активације се повећава за 3,99% на 224,42 kJ/mol. Повећање енергије активације указује на то да се енергетска баријера процеса кристализације повећава, што ће довести до смањења брзине раста кристала и приноса кристала. Када је концентрација нечистоћа већа од 2,5 g/L, енергија активације кристализације значајно опада. При концентрацији нечистоће од 5 г/л, енергија активације је 205,85 kJ/mol, што је 8,27% ниже од енергије активације при концентрацији нечистоће од 2,5 г/л. Смањење енергије активације указује на то да је процес кристализације олакшан, што доводи до повећања брзине раста кристала и приноса кристала.
(а) Уклапање графика ln(kg) у односу на 1/T и (б) енергије активације Eg кристализације при различитим концентрацијама нечистоћа.
Механизам раста кристала је испитан XRD и FTIR спектроскопијом, а анализирана је кинетика раста кристала и енергија активације. Слика 6 приказује XRD резултате. Подаци су у складу са PDF #08–0470, што указује да је у питању α-NiSO4 6H2O (црвени силицијум диоксид). Кристал припада тетрагоналном систему, просторна група је P41212, параметри јединичне ћелије су a = b = 6,782 Å, c = 18,28 Å, α = β = γ = 90°, а запремина је 840,8 Å3. Ови резултати су у складу са резултатима које су претходно објавили Маноменова и др. 19 Увођење NH4+ јона такође доводи до формирања (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. Подаци припадају PDF бр. 31–0062. Кристал припада моноклинском систему, просторна група P21/a, параметри јединичне ћелије су a = 9,186 Å, b = 12,468 Å, c = 6,242 Å, α = γ = 90°, β = 106,93°, а запремина је 684 Å3. Ови резултати су у складу са претходном студијом коју су објавили Су и др.20.
Рендгенски дифрактограми кристала никл сулфата: (а–б) 0,5%, (ц–д) 1%, (е–ф) 1,5% и (г–х) однос семена 2%. Десна слика је увећани приказ леве слике.
Као што је приказано на сликама 6б, д, ф и х, 2,5 г/Л је највиша граница концентрације амонијума у ​​раствору без формирања додатне соли. Када је концентрација нечистоће 3,75 и 5 г/Л, NH4+ јони се уграђују у кристалну структуру и формирају комплексну со (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. Према подацима, интензитет пика комплексне соли расте како се концентрација нечистоће повећава од 3,75 до 5 г/Л, посебно на 2θ 16,47° и 17,44°. Повећање пика комплексне соли је искључиво последица принципа хемијске равнотеже. Међутим, неки абнормални пикови се примећују на 2θ 16,47°, што се може приписати еластичној деформацији кристала. 21 Резултати карактеризације такође показују да већи однос засејавања резултира смањењем интензитета пика комплексне соли. Већи однос засејавања убрзава процес кристализације, што доводи до значајног смањења растворене супстанце. У овом случају, процес раста кристала је концентрисан на семену, а формирање нових фаза је отежано смањеном презасићеношћу раствора. Насупрот томе, када је однос семена низак, процес кристализације је спор, а презасићеност раствора остаје на релативно високом нивоу. Ова ситуација повећава вероватноћу нуклеације мање растворљиве двоструке соли (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. Подаци о интензитету пикова за двоструку со дати су у Табели 3.
FTIR карактеризација је извршена да би се испитао било какав поремећај или структурне промене у решетки домаћина услед присуства NH4+ јона. Карактерисани су узорци са константним односом засејавања од 2%. Слика 7 приказује резултате FTIR карактеризације. Широки врхови примећени на 3444, 3257 и 1647 цм⁻¹ последица су O–H модова истезања молекула. ​​Врхови на 2370 и 2078 цм⁻¹ представљају интермолекуларне водоничне везе између молекула воде. Трака на 412 цм⁻¹ приписује се Ni–O вибрацијама истезања. Поред тога, слободни SO4⁻ јони показују четири главна мода вибрација на 450 (υ2), 630 (υ4), 986 (υ1) и 1143 и 1100 цм⁻¹ (υ3). Симболи υ1-υ4 представљају особине вибрационих модова, где υ1 представља недегенерисани мод (симетрично истезање), υ2 представља двоструко дегенерисани мод (симетрично савијање), а υ3 и υ4 представљају троструко дегенерисане модове (асиметрично истезање и асиметрично савијање, респективно).22,23,24 Резултати карактеризације показују да присуство амонијумских нечистоћа даје додатни пик на таласном броју од 1143 цм-1 (означено црвеним кругом на слици). Додатни пик на 1143 цм-1 указује да присуство NH4+ јона, без обзира на концентрацију, изазива изобличење структуре решетке, што доводи до промене фреквенције вибрација молекула сулфатних јона унутар кристала.
На основу резултата XRD и FTIR спектроскопије који се односе на кинетички дух раста кристала и енергију активације, слика 8 приказује шему процеса кристализације никл сулфат хексахидрата са додатком NH4+ нечистоћа. У одсуству нечистоћа, Ni2+ јони ће реаговати са H2O и формирати никл хидрат [Ni(6H2O)]2−. Затим се никл хидрат спонтано комбинује са SO42− јонима и формира језгра Ni(SO4)2 6H2O и расте у кристале никл сулфат хексахидрата. Када се раствору дода нижа концентрација амонијум нечистоћа (2,5 г/Л или мање), [Ni(6H2O)]2− је тешко потпуно комбиновати са SO42− јонима јер се [Ni(6H2O)]2− и NH4+ јони такмиче за комбинацију са SO42− јонима, иако и даље има довољно сулфатних јона да реагују са оба јона. Ова ситуација доводи до повећања енергије активације кристализације и успоравања раста кристала. 14,25 Након што се језгра хексахидрата никл сулфата формирају и прерасту у кристале, вишеструки јони NH4+ и (NH4)2SO4 се адсорбују на површини кристала. Ово објашњава зашто функционална група јона SO4− (таласни број 1143 цм−1) у узорцима NSH-8 и NSH-12 остаје формирана без процеса допирања. Када је концентрација нечистоћа висока, NH4+ јони почињу да се уграђују у кристалну структуру, формирајући двоструке соли. 16 Овај феномен се јавља због недостатка SO42− јона у раствору, а SO42− јони се брже везују за хидрате никла него за јоне амонијума. Овај механизам подстиче нуклеацију и раст двоструких соли. Током процеса легирања, језгра Ni(SO4)2 6H2O и (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O се истовремено формирају, што доводи до повећања броја добијених језгара. Повећање броја језгара подстиче убрзање раста кристала и смањење енергије активације.
Хемијска реакција растварања никл сулфат хексахидрата у води, додавања мале количине и велике количине амонијум сулфата, а затим спровођења процеса кристализације може се изразити на следећи начин:
Резултати SEM карактеризације су приказани на слици 9. Резултати карактеризације показују да количина додате амонијумове соли и однос засејавања не утичу значајно на облик кристала. Величина формираних кристала остаје релативно константна, иако се већи кристали појављују у неким тачкама. Међутим, потребна је даља карактеризација како би се утврдио утицај концентрације амонијумове соли и односа засејавања на просечну величину формираних кристала.
Кристална морфологија NiSO4 6H2O: (a–e) 0,5%, (f–j) 1%, (h–o) 1,5% и (p–u) 2% однос семена који показује промену концентрације NH4+ одозго надоле, која износи 0, 1,25, 2,5, 3,75 и 5 g/L, респективно.
Слика 10а приказује ТГА криве кристала са различитим концентрацијама нечистоћа. ТГА анализа је спроведена на узорцима са односом засејавања од 2%. XRD анализа је такође спроведена на узорку NSH-20 ради одређивања формираних једињења. XRD резултати приказани на слици 10б потврђују промене у кристалној структури. Термогравиметријска мерења показују да сви синтетизовани кристали показују термичку стабилност до 80°C. Након тога, тежина кристала се смањила за 35% када се температура повећала на 200°C. Губитак тежине кристала је последица процеса разлагања, који укључује губитак 5 молекула воде да би се формирао NiSO4 H2O. Када се температура повећала на 300–400°C, тежина кристала се поново смањила. Губитак тежине кристала био је око 6,5%, док је губитак тежине узорка кристала NSH-20 био нешто већи, тачно 6,65%. Разлагање NH4+ јона у NH3 гас у узорку NSH-20 резултирало је нешто већом редуцибилношћу. Како се температура повећавала са 300 на 400°C, тежина кристала се смањивала, што је резултирало тиме да сви кристали имају структуру NiSO4. Повећање температуре са 700°C на 800°C довело је до трансформације кристалне структуре у NiO, што је довело до ослобађања гасова SO2 и O2.25,26
Чистоћа кристала хексахидрата никл сулфата одређена је проценом концентрације NH4+ коришћењем DC-Arc ICP-MS инструмента. Чистоћа кристала никл сулфата одређена је коришћењем формуле (5).
Где је Ma маса нечистоћа у кристалу (mg), Mo је маса кристала (mg), Ca је концентрација нечистоћа у раствору (mg/l), V је запремина раствора (l).
Слика 11 приказује чистоћу кристала хексахидрата никл сулфата. Вредност чистоће је просечна вредност 3 карактеристике. Резултати показују да однос засејавања и концентрација нечистоћа директно утичу на чистоћу формираних кристала никл сулфата. Што је већа концентрација нечистоћа, већа је апсорпција нечистоћа, што резултира мањом чистоћом формираних кристала. Међутим, образац апсорпције нечистоћа може се променити у зависности од концентрације нечистоћа, а графикон резултата показује да се укупна апсорпција нечистоћа кристалима не мења значајно. Поред тога, ови резултати такође показују да већи однос засејавања може побољшати чистоћу кристала. Ова појава је могућа јер када је већина формираних кристалних језгара концентрисана на језгрима никла, вероватноћа акумулације јона никла на никлу је већа. 27
Студија је показала да амонијум јони (NH4+) значајно утичу на процес кристализације и кристална својства кристала хексахидрата никл сулфата, а такође је откривен утицај односа семена на процес кристализације.
При концентрацијама амонијума изнад 2,5 г/л, принос кристала и брзина раста кристала се смањују. При концентрацијама амонијума изнад 2,5 г/л, принос кристала и брзина раста кристала се повећавају.
Додавање нечистоћа у раствор никла повећава конкуренцију између јона NH4+ и [Ni(6H2O)]2− за SO42−, што доводи до повећања енергије активације. Смањење енергије активације након додавања високих концентрација нечистоћа је последица уласка NH4+ јона у кристалну структуру, чиме се формира двострука со (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O.
Коришћење већег односа сетве може побољшати принос кристала, брзину раста кристала и чистоћу кристала никл сулфат хексахидрата.
Демирел, ХС и др. Кристализација антисолвентног хидрата никл сулфата батеријског квалитета током обраде латерита. Септембар. Технологија пречишћавања, 286, 120473. https://doi.org/10.1016/J.SEPPUR.2022.120473 (2022).
Сагунтала, П. и Јасота, П. Оптичке примене кристала никл сулфата на високим температурама: Студије карактеризације са додатком аминокиселина као примеса. Mater. Today Proc. 9, 669–673. https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2018.10.391 (2019).
Бабаахмади, В. и др. Електродепозиција никлових образаца на текстилним површинама штампањем посредованим полиолом на редукованом графен оксиду. Часопис за физичко и хемијско инжењерство колоидних површина 703, 135203. https://doi.org/10.1016/J.COLSURFA.2024.135203 (2024).
Фрејзер, Џ., Андерсон, Џ., Лазуен, Џ. и др. „Будућа потражња и сигурност снабдевања никлом за батерије електричних возила“. Канцеларија за публикације Европске уније; (2021). https://doi.org/10.2760/212807
Хан, Б., Бекман, О., Вилсон, БП, Лундстрем, М. и Лоухи-Култанен, М. Пречишћавање никл сулфата кристализацијом у шаржама са хлађењем. Chemical Engineering Technology 42(7), 1475–1480. https://doi.org/10.1002/CEAT.201800695 (2019).
Ма, Ј. и др. Примена метода таложења и кристализације у производњи металних соли за материјале литијум-јонских батерија: преглед. Метали. 10(12), 1-16. https://doi.org/10.3390/MET10121609 (2020).
Масалов, ВМ и др. Раст монокристала никл сулфат хексахидрата (α-NiSO4.6H2O) у условима стационарног температурног градијента. Кристалографија. 60(6), 963–969. https://doi.org/10.1134/S1063774515060206 (2015).
Чоудхури, РР и др. Кристали α-никл сулфат хексахидрата: Однос између услова раста, кристалне структуре и својстава. JApCr. 52, 1371–1377. https://doi.org/10.1107/S1600576719013797FILE (2019).
Хан, Б., Бекман, О., Вилсон, БП, Лундстрем, М. и Лоухи-Култанен, М. Пречишћавање никл сулфата кристализацијом са хлађењем у серијама. Chemical Engineering Technology 42(7), 1475–1480. https://doi.org/10.1002/ceat.201800695 (2019).