Эффект формирования лабиринтообразных массивов никелевых наностержней на поверхности никеля в результате реакции гальванического замещения в водных растворах смеси CuCl2 и NaCl
https://doi.org/10.17586/2220-8054-2025-16-5-700-705
Аннотация
В статье излагаются условия обработки поверхности никеля в водных растворах смеси солей CuCl2 и NaCl. В результате исследования впервые установлено наличие селективного травления поверхности никеля, обусловленного реакцией гальванического замещения (ГРЗ). В процессе травления формируются массивы лабиринтов со стенками из никелевых наностержней диаметром от 10 до 50 нанометров и длиной до 0,5 мкм, расположенных преимущественно в направлении, перпендикулярном поверхности. Полученные экспериментальные результаты позволили сформулировать гипотезы о последовательности химических реакций, протекающих на поверхности, и роли диффузионно-химической модели А. Тьюринга в формировании наблюдаемых лабиринтов. Показано, что наличие таких лабиринтов на поверхности никеля приводит к уменьшению углов его смачивания водой.
Об авторах
В. П. Толстой
Institute of Chemistry, St. Petersburg State University
Россия
Россия
Валерий П. Толстой
К. Д. Никитин
Institute of Chemistry, St. Petersburg State University
Россия
Россия
Кирилл Д. Никитин
Е. В. Батищева
Institute of Chemistry, St. Petersburg State University
Россия
Россия
Елизавета В. Батищева
Список литературы
1. Reboul J., Li Z.-Y., Yuan J., Nakatsuka K., Saito M., Mori K., Yamashita H., Xia Y., Louis C. Synthesis of small Ni-core–Au-shell catalytic nanoparticles on TiO2 by galvanic replacement reaction. Nanoscale Advances, 2021, 3 (3), P. 823–835.
2. Lei H., Li X., Sun C., Zeng J., Singh S.S., Zhang Q. Galvanic Replacement–Mediated Synthesis of Ni-Supported Pd Nanoparticles with Strong Metal-Support Interaction for Methanol Electro-oxidation. Small, 2019, 15 (11), 1804722.
3. Kaneva M.V., Borisov E.V., Tolstoy V.P. Pt(0) microscrolls obtained on nickel surface by galvanic replacement reaction in H2PtCl6 solution as the basis for creating new SERS substrates. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics, 2022, 13 (5), P. 509–513.
4. Tolstoy V., Nikitin K., Kuzin A., Zhu F., Li X., Goltsman G., Gorin D., Huang G., Solovev A. and Mei Y. Rapid synthesis of Pt (0) motorsmicroscrolls on a nickel surface via H2PtCl6-induced galvanic replacement reaction. Chemical Communications, 2024, 60 (23), P. 3182–3185.
5. Kaneva M.V., Tolstoy V.P. The ”rolling up” effect of platinum layer obtained on nickel surface by interaction with solution of H2PtCl6 and its electrocatalytic properties in hydrogen evolution reaction during water electrolysis in alkaline medium. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics, 2021, 12 (5), P. 630–633.
6. Shviro M., Polani S., Zitoun D. Hollow octahedral and cuboctahedral nanocrystals of ternary Pt–Ni–Au alloys. Nanoscale, 2015, 7 (32), P. 13521– 13529.
7. Batishcheva E.V., Tolstoy V.P. Formation of Arrays of 1D Copper (II) Oxide Nanocrystals on the Nickel Surface upon Its Galvanic Replacement in a CuCl2 Solution and Their Electrocatalytic Properties in the Hydrogen Evolution Reaction during Water Splitting in an Alkaline Medium. Russian J. of Inorganic Chemistry, 2022, 67 (6), P. 898–903.
8. Muscetta M., Andreozzi R., Clarizia L., Marotta R., Palmisano G., Policastro G., Race M., Yusuf A., Di Somma I., Recovery of nickel from spent multilayer ceramic capacitors: A novel and sustainable route based on sequential hydrometallurgical and photocatalytic stages. Separation and Purification Technology, 2023, 326, 124780.
9. Muscetta M., Minichino N., Marotta R., Andreozzi R., Di Somma I. Zero-valent palladium dissolution using NaCl/CuCl2 solutions. J. of Hazardous Materials, 2021, 404, 124184.
10. Yazici E.Y., Deveci H.A.C.I. Cupric chloride leaching (HCl–CuCl2–NaCl) of metals from waste printed circuit boards (WPCBs). Int. J. of Mineral Processing, 2015, 134, P. 89–96.
11. Gulina L.B., Gurenko V.E., Tolstoy V.P., Mikhailovski V.Y., Koroleva A.V. Interface-Assisted Synthesis of the Mn3−xFexO4 Gradient Film with Multifunctional Properties. Langmuir, 2019, 35 (47), P. 14983–14989.
12. Grzybowski B.A., Bishop K.J., Campbell C.J., Fialkowski M., Smoukov S.K. Micro- and nanotechnology via reaction–diffusion. Soft Matter, 2005, 1 (2), P. 114–128.
13. Gu J., Li L., Xie Y., Chen B., Tian F., Wang Y., Zhong J., Shen J., Lu J. Turing structuring with multiple nanotwins to engineer efficient and stable catalysts for hydrogen evolution reaction. Nature Communications, 2023, 14 (1), 5389.
14. Fromenteze T., Yurduseven O., Uche C, Arnaud E., Smith D.R., Decroze C. Morphogenetic metasurfaces: unlocking the potential of turing patterns. Nature Communications, 2023, 14 (1), 6249.
15. Kondo S., Iwashita M., Yamaguchi M. How animals get their skin patterns: fish pigment pattern as a live Turing wave. Proceeding of “Systems Biology”, Springer, Tokyo, 2009, P. 37–46.
16. Ishida T. Emergence of Diverse Epidermal Patterns via the Integration of the Turing Pattern Model with the Majority Voting Model. Biophysica, 2024, 4, P. 283–297.
17. Staddon M.F. How the zebra got its stripes: Curvature-dependent diffusion orients Turing patterns on three-dimensional surfaces. Physical Review E, 2024, 110, 034402. [18] Kondo S., Watanabe M., Miyazawa S. Studies of Turing pattern formation in zebrafish skin. Phil. Trans. R. Soc. A, 2021, 379, 20200274.
18. Hunter P. Of Turing and zebras. EMBO reports, 2023, 24, e57405.
19. Almjasheva O.V., Popkov V.I., Proskurina O.V., Gusarov V.V. Phase formation under conditions of self-organization of particle growth restrictions in the reaction system. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics, 2022, 13 (2), P. 164–180.
Дополнительные файлы
Рецензия
Для цитирования:
Толстой В.П., Никитин К.Д., Батищева Е.В. Эффект формирования лабиринтообразных массивов никелевых наностержней на поверхности никеля в результате реакции гальванического замещения в водных растворах смеси CuCl2 и NaCl. Наносистемы: физика, химия, математика. 2025;16(5):700-705. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2025-16-5-700-705
For citation:
Tolstoy V.P., Nikitin K.D., Batischeva E.V. Effect of labyrinth-like arrays formation of nickel nanorods on nickel surface as a result of galvanic substitution reaction in aqueous solutions of CuCl2 and NaCl mixture. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2025;16(5):700-705. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2025-16-5-700-705
Просмотров:
17
Послать статью по эл. почте 