Эффект образования на поверхности никеля лабиринтоподобных массивов из наностержней никеля в результате реакции гальванического замещения в водном растворе смеси солей CuCl2 и NaCl
Аннотация
В статье впервые описаны условия обработки поверхности никеля в водных растворах смеси солей CuCl2 и NaCl, при которых на его поверхности наблюдается селективное травление с участием реакции гальванического замещения (GRR). В этих условиях на поверхности никеля образуются массивы лабиринтов со стенками из никелевых наностержней диаметром 10-50 нм и длиной до 0,5 мкм, расположенных преимущественно в направлении, перпендикулярном поверхности. На основании полученных экспериментальных результатов сделаны предположения о последовательности химических реакций, протекающих на поверхности, и отмечена роль диффузионно-химической модели А.Тьюринга в формировании наблюдаемых лабиринтов. Также показано, что образование этих массивов на поверхности никеля приводит к уменьшению степени его смачивания водой.
Об авторах
Валерий Павлович ТолстойРоссия
Профессор кафедры химии твердого тела Института химии СПбГУ, SPIN 45223
Никитин Кирилл Денисович
Россия
Магистрант кафедры химии твердого тела
Елизавета Валерьевна Батищева
Россия
Магистрант кафедры химии твердого тела
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), 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), 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) motors-microscrolls on a nickel surface via H2PtCl6-induced galvanic replacement reaction. Chemical Communications, 2024, 60(23) 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), 630-633.
6. Shviro M., Polani S., Zitoun D. Hollow octahedral and cuboctahedral nanocrystals of ternary Pt–Ni–Au alloys. Nanoscale, 2015, 7(32), 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 Journal of Inorganic Chemistry, 2022, 67(6), 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. Journal 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). International Journal of Mineral Processing, 2015 134, 89-96.
11. Gulina L.B., Gurenko V.E., Tolstoy V.P., Mikhailovskii V.Y., Koroleva A.V. Interface-Assisted Synthesis of the Mn3–xFexO4 Gradient Film with Multifunctional Properties. Langmuir, 2019, 35(47), 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), 114–128.
13. Gu J., Li1 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. 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), 164–180.
Рецензия
Для цитирования:
Толстой В.П., Денисович Н.К., Батищева Е.В. Эффект образования на поверхности никеля лабиринтоподобных массивов из наностержней никеля в результате реакции гальванического замещения в водном растворе смеси солей CuCl2 и NaCl. Наносистемы: физика, химия, математика. 2025;16(5).
For citation:
Tolstoy V., Nikitin K., Batischeva E. 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).
JATS XML
Послать статью по эл. почте 