一种宽带近红外发光材料、其制备方法和发光装置与流程

技术特征：
1.一种宽带近红外发光材料，其特征在于，所述发光材料的化学组成以a3b3m2f
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：xcr
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表示，其中：所述a元素和b元素为不同的碱金属；所述m元素为三价金属元素；cr
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为发光中心离子，0.01at.％≤x≤50at.％。优选地，所述a元素选自li、na、k、rb、cs中的一种；优选为li、na、k中的一种，更优选为na。优选地，所述b元素选自li、na、k、rb、cs中的一种，其与a元素不同；优选为li、na、k中的一种；更优选为li。优选地，所述m元素选自过渡金属和稀土元素中的至少一种；例如，所述m元素选自al、ga、in、fe、sc、ti中的至少一种。优选地，所述m元素为al、ga、in、fe、sc或ti。2.如权利要求1所述的发光材料，其特征在于，所述发光材料a3b3m2f
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：xcr
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由包括a源、b源、m源和cr源的原料经共沉淀法制备得到。优选地，所述a源由含a元素的化合物提供；例如，由含a元素的碳酸盐、氧化物、氯化物、氟化物、硝酸盐和硫酸盐中的至少一种提供；优选由含a元素的氟化物提供。优选地，所述b源由含b元素的化合物提供；例如，由含b元素的碳酸盐、氧化物、氯化物、氟化物、硝酸盐和硫酸盐中的至少一种提供；优选由含b元素的氟化物提供。优选地，所述m源由含m元素的化合物提供；例如，由含m元素的碳酸盐、氧化物、氯化物、氟化物、硝酸盐和硫酸盐中的至少一种提供；优选由含m元素的氧化物提供。优选地，所述cr源由含cr元素的化合物提供；例如，所述含cr元素的化合物为cr(no3)3·
9h2o、crcl3、crf3、cr2o3和cr2(so4)3中的至少一种；优选为crf3。优选地，所述共沉淀法的溶剂为酸溶液；例如盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸中的至少一种；优选地，所述酸溶液为氢氟酸。优选地，所述氢氟酸的浓度不低于5wt.％；优选地，不低于15wt.％；示例性为5wt.％、10wt.％、20wt.％、30wt.％、40wt.％、50wt.％。优选地，所述共沉淀法采用的沉淀剂为无水乙醇，甲醇或丙酮中的至少一种；优选为甲醇。优选地，优选为向反应溶液中缓慢滴加沉淀剂；例如，所述沉淀剂滴加的速度为0.001～20ml/min；优选为0.1～10ml/min；示例性为0.001ml/min、0.1ml/min、0.5ml/min、1ml/min、2ml/min、5ml/min、10ml/min、15ml/min、20ml/min。3.如权利要求1或2所述的发光材料，其特征在于，所述发光材料可以为na3li3al2f
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、na3k3al2f
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:cr
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、na3li3sc2f
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:cr
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、na3k3sc2f
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:cr
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、na3li3in2f
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:cr
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、na3k3in2f
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:cr
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、na3li3ti2f
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:cr
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、na3k3ti2f
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:cr
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、na3li3ga2f
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:cr
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、na3k3ga2f
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:cr
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、na3li3fe2f
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:cr
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。优选地，所述发光材料能够被紫光led芯片、蓝光led芯片或红光led芯片所激发。优选地，所述发光材料被激发后能够发射出波长范围在650-1000nm的近红外光，峰值在730-800nm范围内。4.权利要求1-3任一项所述的发光材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:包含a源、b源、m源和cr源的原料，按化学式a3b3m2f
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：xcr
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中各元素的化学计量比将其
溶于酸溶液中，采用共沉淀法，得到所述发光材料。优选地，所述a源、b源、m源、cr源和酸溶液均具有如上文所述的含义。优选地，先将a源、b源和m源溶解在酸溶液中，搅拌得到澄清溶液后，再向其中加入cr源，搅拌混合。优选地，所述共沉淀法采用向溶液体系中加入沉淀剂来实现反应产物的沉淀，所述沉淀剂为无水乙醇，甲醇或丙酮中的至少一种；优选为甲醇。优选地，所述制备方法还包括待沉淀剂滴加结束后，对反应体系进行固液分离得到反应产物的过程。优选地，所述制备方法还包括对固液分离得到的反应产物进行洗涤。例如，采用能够溶解所述发光材料的溶剂对反应产物进行洗涤。优选地，所述溶剂可以为无水乙醇或丙酮。又如，所述洗涤的次数可以为一次、两次或更多次，优选为三次。优选地，所述制备方法还包括对洗涤后的反应产物进行干燥。例如，所述干燥的温度不低于30℃；优选为不低于50℃；示例性为30℃、40℃、50℃、60℃、80℃。进一步地，所述干燥的时间不少于2h；优选为不少于4h；示例性为2h、3h、4h、6h、8h、10h、12h。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按化学式a3b3m2f
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：xcr
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中各元素的化学计量比，其中0.01at.％≤x≤50at.％，分别称取含a元素的化合物、含b元素的化合物、含m元素的化合物和含cr元素的化合物，并将其溶于酸溶液中，持续搅拌；(2)向步骤(1)制得的混合溶液中缓慢滴加沉淀剂，逐渐析出沉淀物；(3)将步骤(2)中含沉淀物的溶液离心过滤后，得到沉淀物并清洗，放入干燥箱中烘干后，得到所述发光材料。6.如权利要求1-3任一项所述的发光材料和/或权利要求4-5任一项所述的制备方法制得的发光材料在发光装置中的应用。其中，所述发光装置用于石油化工、高分子、制药、临床医学、环境科学、纺织工业或食品检测等领域。优选地，所述发光装置为荧光转换型近红外led器件。进一步地，所述荧光转换型近红外led器件用于生物识别、3d感测、食品/医疗检测、农业生产或生物成像等领域中。7.一种发光装置，其特征在于，所述发光装置包含权利要求1-3任一项所述的发光材料和/或权利要求4-5任一项所述的制备方法制得的发光材料a3b3m2f
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：xcr
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，以及任选包含或不包含的荧光粉。优选地，所述发光材料与荧光粉的质量比可以为(0.5-5):(0.5-5)，例如(1-4):(1-4)。优选地，所述荧光粉可以选自可被紫光或蓝光激发的黄色荧光粉、绿色荧光粉和红色荧光粉中的至少一种。优选地，所述可被紫光或蓝光激发的黄色荧光粉包括但不限于y3al5o
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:ce和ca-α-sialon:eu中的一种或两种。优选地，所述可被紫光或蓝光激发的绿色荧光粉包括但不限于β-sialon:eu和srsio4:eu中的一种或两种。优选地，所述可被紫光或蓝光激发的红色荧光粉包括但不限于(ca,sr)alsin3:eu、(ba,
sr,ca)2si5n8:eu、(sr,ca)s:eu中的一种或两种。8.如权利要求7所述的发光装置，其特征在于，所述发光装置还包含led芯片，所述led芯片用于承载上述发光材料a3b3m2f
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：xcr
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，以及任选包含或不包含的荧光粉。优选地，所述led芯片为紫光led芯片、蓝光led芯片、红光led芯片中的一种。优选地，所述紫光led芯片为峰值在330-390nm之间的紫光led芯片。优选地，所述蓝光led芯片为峰值在420-480nm之间的蓝光led芯片。优选地，所述红光led芯片为峰值在600-650nm之间的红光led芯片。优选地，所述发光装置包含胶层，所述胶层设置在所述led芯片上，所述胶层中含有均匀分散的所述发光材料a3b3m2f
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，以及任选包含或不包含的荧光粉。其中，胶层中的胶为环氧树脂、聚碳酸酯或硅胶；优选为硅胶。优选地，所述发光装置还包括基座、热沉、透镜，所述led芯片通过热沉固定于基座上，胶层涂覆于led芯片上，透镜设置于胶层之上。优选地，所述发光装置为荧光转换型近红外led器件。进一步地，所述荧光转换型近红外led器件用于生物识别、3d感测、食品/医疗检测、农业生产或生物成像等领域中。9.权利要求7或8所述的发光装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将权利要求1-3任一项所述的发光材料和/或权利要求4-5任一项所述的制备方法制得的发光材料以及任选含有或不含有的荧光粉与胶混合均匀，而后涂覆在led芯片上。10.含有权利要求1-3任一项所述的发光材料和/或权利要求4-5任一项所述的制备方法制得的发光材料的发光装置用于石油化工、高分子、制药、临床医学、环境科学、纺织工业和食品检测等领域。

技术总结
本发明公开了一种宽带近红外发光材料、其制备方法和发光装置。材料的化学组成为A3B3M2F


技术研发人员：朱浩淼 黄得财
受保护的技术使用者：厦门稀土材料研究所
技术研发日：2020.10.29
技术公布日：2022/5/5