簡述
四乙基鍺是1887年世界上第一個人工合成的有機鍺化合物[1]，化學(xué)式為C8H20Ge，分子量為188.8844。以乙基碘化鎂，四鹵化鍺在酸性條件下的有機溶劑中混合并在不超過10℃的溫度下可反應(yīng)得到四乙基鍺[2]，性狀為無色液體，具有易燃性。
理化性質(zhì)
沸點：164.9°C at 760 mmHg
閃點：44.2°C
蒸汽壓：2.53mmHg at 25°C
折射率：n20/D 1.442(lit.)
閃點：95 °F
應(yīng)用
以四乙基鍺和四鹵化鍺在300℃～400℃反應(yīng)可以得到二乙基二鹵化鍺。該制備方法不需要使用任何有毒氣體原料，尤其不需要使用氯乙烷，不需要尾氣處理步驟，避免了反應(yīng)設(shè)備泄露導(dǎo)致有毒氣體泄露，而且也不產(chǎn)生任何的有毒氣體類的中間產(chǎn)物，產(chǎn)品雜質(zhì)較少，純度高，更易獲得性狀較穩(wěn)定的產(chǎn)品，從而更利于大生產(chǎn)，產(chǎn)率高，綠色環(huán)保[2]。
相關(guān)研究
燃料電池作為一種清潔高效的新能源技術(shù)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。由于陰極催化效率明顯低于陽極，所以燃料電池的電催化研究仍主要集中于陰極催化劑的開發(fā)上。目前，陰極催化活性較高的催化劑多為貴金屬鉑基催化劑，但由于其成本高，儲量少，耐甲醇能力低且穩(wěn)定性差等缺陷，嚴重限制了燃料電池的商業(yè)化發(fā)展。近年來大量研究表明Fe，Co等非貴過渡金屬摻入碳的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能明顯改善碳催化劑的氧還原(ORR)活性，有望替換貴金屬催化劑。為開發(fā)高活性，低成本且穩(wěn)定性優(yōu)良，耐甲醇滲透性好的金屬摻雜碳催化劑，研究人員嘗試將鍺原子摻入碳的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，開發(fā)得到新型非貴金屬鍺，鍺氮共摻雜碳催化劑，及通過非貴金屬鐵與非金屬多元摻雜等方式，利用廉價生物質(zhì)開發(fā)低廉高效碳催化劑[3]。具體地，通過氣相沉積法，以四乙基鍺為鍺源制備新型鍺摻雜碳納米管(Ge-CNTs)。電化學(xué)測試表明堿性條件下，Ge-CNTs的ORR活性明顯高于無摻雜CNTs，且耐甲醇性能和穩(wěn)定性能均優(yōu)于47.6wt%商業(yè)Pt/C催化劑。Koutechy-Levich方程計算顯示Ge-CNTs表觀電子轉(zhuǎn)移數(shù)明顯高于CNTs，表明氧分子在Ge-CNTs表面上吸附方式不同于無摻雜CNTs，這可能由于鍺原子摻入碳的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，引起碳納米管表面的電荷分布及能帶等電子特性發(fā)生改變。
通過氣相沉積法，以四乙基鍺為鍺源，苯胺為氮源制備鍺氮共摻雜碳納米管(GeN-CNTs)。電化學(xué)測試表明堿性條件下GeN-CNTs的ORR活性明顯高于N-CNTs，且耐甲醇性能，穩(wěn)定性能均優(yōu)于47.6wt%商業(yè)Pt/C。Koutechy-Levich方程計算顯示GeN-CNTs表觀電子轉(zhuǎn)移數(shù)大于3，表明其表面氧還原反應(yīng)多為四電子高效反應(yīng)途徑，顯示鍺和氮原子的摻入碳的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠改變氧分子吸附方式。
參考文獻
[1]張延坤.有機鍺倍半氧化物的生物活性[J].解放軍預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志, 1993, 11(2):4.DOI:CNKI:SUN:JYYX.0.1993-02-041.
[2]曾翼俊,陳世棟,徐成,等.一種二乙基二鹵化鍺的制備方法:CN202011514955.0[P].CN112574250A.
[3]王芳.金屬摻雜氧還原碳催化劑的制備及性能研究[D].中國礦業(yè)大學(xué),2017.