CN102584010B - 一种多元气凝胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多元气凝胶的制备方法，其特征在于：采用在多元体系中用溶胶-凝胶法制备多元溶胶并且用凝胶剂凝胶，然后干燥制备高比表面的多孔材料；本发明的气凝胶材料可以增加其强度或是加入特殊的氧化物在光学或气体传感器等领域有特殊的应用。主要的方法是以制备二氧化硅气凝胶制备方法为基础，加入含有磷、锡、锌等化合物和凝胶剂，使磷、锡、锌等以氧为桥键连接到硅氧的结构中，形成高比表面积（可超过1000m2/g）、低密度(0.2g/cm3)和平均孔直径（1-50nm）的多孔复合材料，可广泛运用于过滤材料、隔热涂层材料、光学及气体测定等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种可广泛应用于过滤材料、催化、分离、光学、隔热涂层材料等领域应用的一种凝胶玻璃纳米复合材料，具体说是涉及一种SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO多元气凝胶的制备方法。
背景技术
用溶胶-凝胶方法可制备高水平的玻璃，主要是利用溶胶-凝胶方法中化合物可在分子级水平混合，其成份能够均匀分散，并且在溶胶凝胶制备时，其不同的价态的化合物能够在分子级别的达到电价平衡，其制备的玻璃密度及光学性能达到所期望的水平。在实际中，TiO2/SnO2、TiO2/WO3、ZnO/SnO2常常作为紫外光催化材料。如Kapoor在文献（Aerogel processing of MTi2O5 (M = Mg, Mn, Fe, Co, Zn, Sn) compositions using single source precursors: synthesis, characterization and photocatalytic behavior，Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 229 (2005) 145-150）中利用溶胶-凝胶的方法制备MTi2O5，并研究其光催化行为。所以制备该类多元气凝胶材料可以作为光学上或催化上的应用。其制备方法是利用有机金属盐作为前驱体，其价格昂贵，如钛硅二元气凝胶常用钛酸四丁酯，并且两种前驱体水解速率差别太大，所以，制备二元气凝胶时先将制备的二氧化硅气凝胶加入到水解的钛溶胶中，来制备二元气凝胶，其结构并不均匀（Hui-Long Wang, Wen-Zhen Liang, Wen-Feng Jiang， Materials Chemistry and Physics， 2011, 11， 1372-1379）。
发明内容
本发明的目的是提供一种高比表面积、高孔隙率、低密度，产品性能优良的SiO2-P2O5/SnO2/ZnO多元气凝胶的制备方法。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的一种SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO多元气凝胶的制备方法采用在多元体系中用溶胶-凝胶法制备多元溶胶并且用凝胶剂凝胶，然后干燥制备高比表面的多孔材料；具体步骤如下：
（1） SiO2溶胶制备：将SiO2硅源、无水乙醇及去离子水均匀混合，再加入盐酸形成硅溶胶，其摩尔比为：SiO2硅源:无水乙醇：去离子水：盐酸=1:1.0-11.0:1.2-6.0:0.0005-0.08；将制备的硅溶胶在温度45-75℃的条件下送入水浴锅里水浴，并在室温下静置待用；
（2） P2O5/ SnO2 /ZnO溶胶制备：取P2O5的先驱体(如磷酸三乙酯)、SnO2的先驱体（如带结晶水的四氯化锡）和ZnO的先驱体（如带结晶水的锌盐，如六水硝酸锌），加入到无水乙醇或甲醇溶剂中并搅拌，搅拌均匀后加入盐酸（36-38w%），继续搅拌一段时间（不低于一分钟），就形成均匀的P2O5/ SnO2 /ZnO溶胶，其中磷酸三乙酯、结晶四氯化锡、六水硝酸锌、醇、酸之间的摩尔比例为1:(0.5-2.0):(0.1-2.5)：（10-60）：（0.5-5.8），并在室温下静置待用；
（3）P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶制备：以滴加的方式添加凝胶网络诱导剂(如：1,2-环氧丙烷)到上述步骤2制备好的P2O5/ SnO2 /ZnO溶胶中，滴加完毕后静置凝胶，就形成均匀的P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶，其中磷酸三乙酯、结晶四氯化锡、六水硝酸锌、醇、酸、1,2-环氧丙烷之间的摩尔比例为1:(0.5-2.0):(0.1-2.5)：（10-60）：（0.5-5.8）：（10-75），并在室温下静置待用；
（4）SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO多元气凝胶材料的制备方法有两种：
a 、将上述步骤2制备好的P2O5/ SnO2 /ZnO溶胶，加入到搅拌条件下的SiO2溶胶中，搅拌均匀后滴加碱溶液（如氨水：浓度为1-5%），滴加完毕后静置凝胶，就形成均匀的SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶，其中SiO2：P2O5：SnO2：ZnO：NH4OH的摩尔比为1:（1-10）×10-3:(1-8)×10-3:(1-7)×10-4:（0.01-10）×10-2；将形成的SiO2-P2O5/ SnO /ZnO凝胶用去离子水交换凝胶中的杂质元素，直到杂质元素置换完毕后再用乙醇或丙酮置换凝胶中的水；接下来添加修饰剂乙醇溶液，修饰剂与乙醇的体积比为5%-80%，在30℃-75℃温度条件下对SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶进行水浴老化一到两次，每次一到两天，其中修饰剂取自六甲基二硅胺烷(HMDS)、三甲基氯硅烷(TMCS) 、正硅酸乙酯(TEOS)、二乙氧基二甲基硅烷(DDS)、二甲基二乙氧基硅烷（DMMOS）、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、六甲基二硅胺烷(HMDZ)、 二甲基氯硅烷(DMCS)、二甲基二氯硅烷(DMDC)、三甲基氯硅烷（TMCS）、三甲基乙基硅烷(TMES)或十六烷基三乙氧基硅烷(HDTMS)中的任意一种；老化完毕后，在CO2超临界条件下进行干燥，得到SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO多元气凝胶纳米复合材料；
b、将上述步骤3制备好的P2O5/ SnO2/ZnO凝胶粉碎或制备成纳米粉，再将纳米粉用去离子水洗涤杂质元素；当把杂质元素去除后，常温干燥；SiO2溶胶在搅拌条件下加入P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶纳米粉，搅拌均匀后滴加碱（氨水：浓度为1-5%），滴加完毕后静置凝胶，就形成均匀的SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶，其中SiO2：P2O5：SnO2：ZnO：NH4OH的摩尔比为1:（0.2-40）×10-3:（0.2-35）×10-3:（0.05-50）×10-3：（0.01-8）×10-2；再将制备好的SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶用乙醇或丙酮置换凝胶中的水，置换完毕后添加修饰剂进行老化，条件同于步骤a；老化完毕后，在CO2超临界条件下进行干燥，就得到了SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO多元气凝胶纳米复合材料。
本发明所述的SiO2硅源取自正硅酸乙酯TEOS、正硅酸甲酯TMOS、甲基三乙氧基硅烷、多聚硅氧烷、水玻璃或硅溶胶中的任意一种；所述P2O5的先驱体取自磷酸三乙酯、亚磷酸三乙酯、三乙基硫代磷酸酯、磷酸二乙酯、亚磷酸乙酯、甲基次磷酸乙酯或甲基磷酸乙酯中的任意一种；所述SnO2的先驱体取自结晶四氯化锡、四氯化锡、无水氯化亚锡或异丙醇锡四氯化锡中的任意一种；所述ZnO的先驱体取自六水合硝酸锌、硝酸锌四水合物或硝酸锌中的任意一种；所述凝胶网络诱导剂取自1,2-环氧丙烷、氯代环氧丙烷、(R)-3-氯环氧丙烷、氯甲基环氧乙烷(1-氯-2,3-环氧丙烷)、环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷中的任意一种。
本发明在制备P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶时，用不同的先驱体制备的凝胶其磷、锡、锌的摩尔比为：0-10：0-15：0-5，并且当P2O5、SnO2、ZnO的先驱体加入到无水乙醇中后的搅拌时间控制在使加入的先驱体能够完全溶解为止，然后加盐酸、凝胶网络诱导剂；当加入盐酸时，需要间隔大于1 min时间后加入凝胶网络诱导剂；当加入凝胶网络诱导剂时必须要缓慢地加入，加入完毕后静置凝胶，其中乙醇、酸、凝胶网络诱导剂的摩尔比为1-5:0.05-0.4:0.3-5。
当制备好的P2O5/ SnO2 /ZnO溶胶滴加到在搅拌条件下的SiO2溶胶时，P2O5/ SnO2 /ZnO溶胶与SiO2溶胶质量比为0-6:10；当制备好的纳米粉P2O5/ SnO2/ZnO凝胶缓慢加入到SiO2溶胶时，纳米粉P2O5/ SnO2/ZnO凝胶与SiO2溶胶质量比为0-5:10。
本发明一方面以二氧化硅为主体的多元气凝胶材料，并不限于本发明中所列的氧化物，还可以是其他氧化物包括如氧化钙、氧化钛等的加入；即所述氧化物为一种或多种，也可用氧化钙或其它的氧化物的加入都是本研究所包括的范围，如SiO2-Al2O3-CaO-P2O5多元气凝胶。
由于硅烷在水解时，不可能完全水解，所以在聚合时会有结构缺陷或局部电荷不平衡，所以，本发明利用制备溶胶玻璃的思想，加入二价、三价或或四价的离子，弥补局部电荷不平衡的状态，以期望在形成凝胶时达到在一个很小范围内的电性平衡。
本发明用环氧丙烷之类的凝胶剂，可以使二价的离子也能联接于整个凝胶网络中。
本发明的有益效果如下：
SiO2凝胶与P2O5、SnO2、ZnO结合制备成SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶法制备多元气凝胶材料，其多元成份均匀分散在二氧化硅凝胶基质中，形成高比表面积、高孔隙率、低密度的纳米复合材料，可广泛运用于过滤材料、隔热涂层材料等领域。另一方面，在以二氧化硅为主体的气凝胶中，如果，其它几种多元氧化物粉体材料以凝胶态的形式加入到二氧化硅溶胶中最终制备的气凝胶材料与所有多元气凝胶以溶胶形式混合后凝胶所得到的气凝胶性能有相似性。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例作进一步描述：
实施例1：
1.1 SiO2溶胶制备
按TEOS、无水乙醇、蒸馏水的摩尔比为1:4:4配比，在200mL烧杯中加入无水乙醇23g、蒸馏水18g，取盐酸1 mL并用玻璃棒搅拌均匀并与另一个装有TEOS 52g、无水乙醇23g的烧杯在搅拌的条件下混合。混合后放置在60℃水浴锅水浴2h后形成SiO2溶胶。
1.2 P2O5/ SnO2 /ZnO溶胶制备
按P2O5、SnO2 、ZnO的摩尔比为1:1.74:0.26制备，取磷酸三乙酯1.24g、结晶四氯化锡2.07g、六水合硝酸锌0.27g先后加到正搅拌的10 mL无水乙醇溶剂中，搅拌均匀后加入1 mL的盐酸形成均匀的P2O5/ SnO2 /ZnO溶胶。
1.3 SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶制备
将制备好的SiO2溶胶添加少量的P2O5/ SnO2 /ZnO溶胶均匀混合，然后滴加适量的碱（氨水），形成均匀的SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶。将制备好的SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶用去离子水多次清洗凝胶中的杂质元素，然后用丙酮或无水乙醇置换凝胶中的水，置换完毕后再将所制备的样品用TEOS和无水乙醇（TEOS和无水乙醇体积比为7:3）混合置于70℃恒温水浴老化两次，每次水浴两天。老化结束后再超临界CO2条件下（压力9MPa，温度60℃）进行干燥，所制备的样品为SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO气凝胶，其比表面积为1050m2/g,孔径为20nm。
1.4 SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO气凝胶表征
将SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO气凝胶进行热处理，把制备好的气凝胶在不同温度500℃、600℃、700℃、800℃处理后的比表面积分别为987 m2/g、905 m2/g，750 m2/g，634 m2/g，孔径分别为18nm,15nm,10nm,6nm。
实施例2：
2.1 P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶的制备
按P2O5、SnO2 、ZnO的摩尔比为1:1.8：0.3进行配比，则取磷酸三乙酯3.72g、结晶四氯化锡6.21g、六水合硝酸锌0.81g先后加到正搅拌的30 mL无水乙醇溶剂烧杯中，待均匀后加3mL盐酸，再均匀搅拌10 min，在用滴管缓慢滴加1,2-环氧丙烷，置待凝胶。再用磁力搅拌器或电动搅拌器搅拌成纳米粉后，用蒸馏水交换粉状凝胶中的杂质元素（如：Cl-，NO3 -）多次，直达杂质元素交换完毕为止。交换完毕后形成均匀的纳米粉P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶。
2.2 SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶的制备
按正硅酸乙酯（TEOS）、无水乙醇、蒸馏水的摩尔比为1:6:4配比，在200mL烧杯中加入无水乙醇33.5g、蒸馏水18g，取盐酸1 mL并用玻璃棒搅拌均匀并与另一个装有TEOS 52g、无水乙醇23g的烧杯在搅拌的条件下混合。混合后在放在60℃水浴锅水浴2h后形成SiO2溶胶。将上述的纳米粉P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶加入到一定量的SiO2溶胶中，搅拌60min加入氨水（1wt%）,在10min凝胶。
2.3 SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO气凝胶的制备
将制备好的SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶用丙酮或无水乙醇置换凝胶中的水，置换完毕后再将所制备的样品用TEOS和无水乙醇（TEOS和无水乙醇体积比为5:5）混合置于70℃恒温水浴老化两次，每次水浴两天。老化结束后再超临界CO2条件下（压力8MPa，温度50℃）进行干燥，所制备的样品为SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO气凝胶。所得到的气凝胶BET比表面积为856m2/g, 孔径为13nm。
实施例3：
3.1 SiO2溶胶的制备
按正硅酸甲酯（TMOS）、无水甲醇、蒸馏水的摩尔比为1:6:4配比，在200mL烧杯中加入无水甲醇24.5g、蒸馏水18g，取盐酸1 mL并用玻璃棒搅拌均匀并与另一个装有TMOS 38g、无水甲醇17g的烧杯在搅拌的条件下混合。混合后放置在60℃水浴锅水浴2h后形成SiO2溶胶。
3.2 P2O5/ SnO2 /ZnO粉体
取磷酸三乙酯1.54g、结晶四氯化锡2.47g、六水合硝酸锌0.36g先后加到正搅拌的10 mL无水甲醇溶剂中，待均匀后加1mL盐酸，再均匀搅拌10 min，在用滴管缓慢滴加5mL 1,2-环氧丙烷，置待凝胶。凝胶后用无水甲醇静置凝胶聚合两天。再用磁力搅拌器或电动搅拌器搅拌P2O5/SnO2 /ZnO凝胶，并搅拌成纳米粉，再用去离子水交换粉状凝胶中的杂质元素（如：Cl-，NO3 -）多次，直达杂质元素交换完毕为止。交换完毕后再用无水甲醇或丙酮交换凝胶中的水，交换完毕后在60℃温度条件下干燥，就制备成P2O5/ SnO2 /ZnO干粉。
3.3 SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO气凝胶的制备
将制备好的SiO2溶胶取10g并在磁力搅拌条件下添加干粉P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶0.3g，搅拌30min，加入1mL的2w%氨水，再搅拌10min后静置凝胶。凝胶后用丙酮或无水乙醇置换凝胶中的水，直到把凝胶中的水置换完毕。
将所制备的样品用TEOS和无水乙醇（TEOS和无水乙醇体积比为6:4）混合置于70℃恒温水浴老化两次，每次水浴两天，用正已烷交换两次，每次一天。然后，将湿凝胶放入容器中，上面用塑料薄膜封好，将塑料薄膜用针扎一些小孔，在常压下干燥，时间随样品大小，干燥时间有差异。得到气凝胶，其比表面积600m2/g,孔径大小为5nm。
实施例4：
4.1 SiO2溶胶的制备
将酸性硅溶胶、无水乙醇、蒸馏水的摩尔比为1:6:3配比，在200mL烧杯中加入无水乙醇33.5g、蒸馏水13.5g，取盐酸1 mL并用玻璃棒搅拌均匀并与另一个装有酸性硅溶胶（浓度30%） 24g、无水乙醇23g的烧杯在搅拌的条件下混合。混合后放置在60℃水浴锅水浴2h后形成SiO2溶胶。
4.2 P2O5/ SnO2 /ZnO粉体
取磷酸三乙酯1.24g、结晶四氯化锡2.07g、六水合硝酸锌0.27g先后加到正搅拌的12 mL无水乙醇溶剂中，待均匀后加0.8mL盐酸，再均匀搅拌15 min，在用滴管缓慢滴加6mL,环氧丙烷，置待凝胶。凝胶后用无水乙醇静置凝胶聚合两天。再用磁力搅拌器或电动搅拌器搅拌P2O5/SnO2 /ZnO凝胶，并搅拌成纳米粉，再用去离子水交换粉状凝胶中的杂质元素（如：Cl-，NO3 -）多次，直达杂质元素交换完毕为止。交换完毕后再用无水乙醇或丙酮交换凝胶中的水，交换完毕后在70℃温度条件下干燥，就制备成P2O5/ SnO2 /ZnO干粉。
4.3 SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO气凝胶的制备
将制备好的SiO2溶胶取10g并在磁力搅拌条件下添加干粉P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶0.3g，搅拌30min，加入1mL的2w%氨水，再搅拌10min后静置凝胶。凝胶后用丙酮或无水乙醇置换凝胶中的水，直到把凝胶中的水置换完毕。
将所制备的样品用TEOS和无水乙醇（TEOS和无水乙醇体积比为6:4）混合置于70℃恒温水浴老化两次，每次水浴两天，用正已烷交换两次，每次一天。然后，将湿凝胶放入容器中，上面用塑料薄膜封好，将塑料薄膜用针扎一些小孔，在常压下干燥，时间随样品大小，干燥时间有差异。最后得到气凝胶，其比表面积600m2/g,孔径大小为5nm。
Claims (4)
1.一种多元气凝胶的制备方法，其特征在于：采用在多元体系中用溶胶-凝胶法制备多元溶胶并且用凝胶剂凝胶，然后干燥制备高比表面的多孔材料；具体步骤如下：
（1） SiO2溶胶制备：将SiO2硅源、无水乙醇及去离子水均匀混合，再加入盐酸形成硅溶胶，其摩尔比为：SiO2硅源:无水乙醇：去离子水：盐酸=1:1.0-11.0:1.2-6.0:0.0005-0.08；将制备的硅溶胶在温度45-75℃的条件下送入水浴锅里水浴，并在室温下静置待用；
（2） P2O5/ SnO2 /ZnO溶胶制备：取P2O5的先驱体、SnO2的先驱体和ZnO的先驱体，加入到无水乙醇或甲醇溶剂中并搅拌，搅拌均匀后加入盐酸36-38w%，继续搅拌大于一分钟的时间段后，就形成均匀的P2O5/ SnO2 /ZnO溶胶，其中磷酸三乙酯、结晶四氯化锡、六水硝酸锌、醇、酸之间的摩尔比例为1:(0.5-2.0):(0.1-2.5)：（10-60）：（0.5-5.8），并在室温下静置待用；
（3）P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶制备：以滴加的方式添加凝胶网络诱导剂到上述步骤2制备好的P2O5/ SnO2 /ZnO溶胶中，滴加完毕后静置凝胶，就形成均匀的P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶，其中磷酸三乙酯、结晶四氯化锡、六水硝酸锌、醇、酸、1,2-环氧丙烷之间的摩尔比例为1:(0.5-2.0):(0.1-2.5)：（10-60）：（0.5-5.8）：（10-75），并在室温下静置待用；所述凝胶网络诱导剂采用1,2-环氧丙烷；
（4）SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO多元气凝胶材料的制备方法有两种：
a 、将上述步骤2制备好的P2O5/ SnO2 /ZnO溶胶，加入到搅拌条件下的SiO2溶胶中，搅拌均匀后滴加碱溶液，所述碱溶液采用：浓度为1-5%的氨水，滴加完毕后静置凝胶，就形成均匀的SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶，其中SiO2：P2O5：SnO2：ZnO：NH4OH的摩尔比为1:（1-10）×10-3:(1-8)×10-3:(1-7)×10-4:（0.01-10）×10-2；将形成的SiO2-P2O5/ SnO /ZnO凝胶用去离子水交换凝胶中的杂质元素，直到杂质元素置换完毕后再用乙醇或丙酮置换凝胶中的水；接下来添加修饰剂乙醇溶液，修饰剂与乙醇的体积比为5%-80%，在30℃-75℃温度条件下对SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶进行水浴老化一到两次，每次一到两天，其中修饰剂取自六甲基二硅胺烷(HMDS)、三甲基氯硅烷(TMCS) 、正硅酸乙酯(TEOS)、二乙氧基二甲基硅烷(DDS)、二甲基二乙氧基硅烷（DMMOS）、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、六甲基二硅胺烷(HMDZ)、 二甲基氯硅烷(DMCS)、二甲基二氯硅烷(DMDC)、三甲基氯硅烷（TMCS）、三甲基乙基硅烷(TMES)或十六烷基三乙氧基硅烷(HDTMS)中的任意一种；老化完毕后，在CO2超临界条件下进行干燥，得到SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO多元气凝胶纳米复合材料；
b、将上述步骤3制备好的P2O5/ SnO2/ZnO凝胶粉碎或制备成纳米粉，再将纳米粉用去离子水洗涤杂质元素；当把杂质元素去除后，常温干燥；SiO2溶胶在搅拌条件下加入P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶纳米粉，搅拌均匀后滴加碱——浓度为1-5%的氨水，滴加完毕后静置凝胶，就形成均匀的SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶，其中SiO2：P2O5：SnO2：ZnO：NH4OH的摩尔比为1:（0.2-40）×10-3:（0.2-35）×10-3:（0.05-50）×10-3：（0.01-8）×10-2；再将制备好的SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶用乙醇或丙酮置换凝胶中的水，置换完毕后添加修饰剂进行老化，条件同于步骤a；老化完毕后，在CO2超临界条件下进行干燥，就得到了SiO2-P2O5/ SnO2 /ZnO多元气凝胶纳米复合材料。
2.根据权利要求1所述的多元气凝胶的制备方法，其特征在于：所述的SiO2硅源取自正硅酸乙酯TEOS、正硅酸甲酯TMOS、甲基三乙氧基硅烷、多聚硅氧烷、水玻璃或硅溶胶中的任意一种；所述P2O5的先驱体取自磷酸三乙酯、亚磷酸三乙酯、三乙基硫代磷酸酯、磷酸二乙酯、亚磷酸乙酯、甲基次磷酸乙酯或甲基磷酸乙酯中的任意一种；所述SnO2的先驱体取自结晶四氯化锡、四氯化锡、无水氯化亚锡或异丙醇锡四氯化锡中的任意一种；所述ZnO的先驱体取自六水合硝酸锌、硝酸锌四水合物或硝酸锌中的任意一种；所述凝胶网络诱导剂取自1,2-环氧丙烷、氯代环氧丙烷、(R)-3-氯环氧丙烷、氯甲基环氧乙烷(1-氯-2,3-环氧丙烷)、环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的多元气凝胶的制备方法，其特征在于：制备P2O5/ SnO2 /ZnO凝胶时，用不同的先驱体制备的凝胶其磷、锡、锌的摩尔比为：0-10：0-15：0-5，并且当P2O5、SnO2、ZnO的先驱体加入到无水乙醇中后的搅拌时间控制在使加入的先驱体能够完全溶解为止，然后加盐酸、凝胶网络诱导剂；当加入盐酸时，需要间隔大于1 min时间后加入凝胶网络诱导剂；当加入凝胶网络诱导剂时必须要缓慢地加入，加入完毕后静置凝胶，其中乙醇、酸、凝胶网络诱导剂的摩尔比为1-5:0.05-0.4:0.3-5。
4.根据权利要求1所述的多元气凝胶的制备方法，其特征在于：当制备好的P2O5/ SnO2 /ZnO溶胶滴加到在搅拌条件下的SiO2溶胶时，P2O5/ SnO2 /ZnO溶胶与SiO2溶胶质量比为0-6:10；当制备好的纳米粉P2O5/ SnO2/ZnO凝胶缓慢加入到SiO2溶胶时，纳米粉P2O5/ SnO2/ZnO凝胶与SiO2溶胶质量比为0-5:10。
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