CN116200194A - 一种近红外发光材料、其制备方法和包含该发光材料的led光源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种近红外发光材料、其制备方法和包含该发光材料的LED光源，所述发光材料的化学组成以化学式AaBbPxOy:zCr3+表示，其中，所述A元素选自Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr及Ba中的一种或多种；所述B元素选自Al、Ga、Sc、In、Fe、Mn、Ti、Zr、V及稀土元素中的一种或多种，Cr3+为发光中心离子，0.01at.％≤z≤100at.％，a、b、x和y均为元素的最简化学计量数，0≤a<5，0<b<4，0<x<20，0<y<30。本发明的近红外发光材料具有更高的发光稳定性、发光量子产率。
Description
技术领域
本发明属于发光材料领域，具体地，涉及一种具有近红外宽带发射的发光材料、其制备方法和包含该发光材料的LED光源。
背景技术
近红外光是介于700-2500nm范围内的不可见光，其在生物组织中的穿透能力比可见光强，同时自然界中不同物质对近红外光表现出不同的特征吸收，基于近红外光的独有特性，近红外光谱检测技术成为了新兴技术，并在实际应用中体现出了方便、快速、无损、无污染等优点。近年来，近红外光谱技术在安防监控、生物识别、传感、食品/医疗检测领域的应用备受人们的关注。
近红外光源是近红外光谱技术应用的前提，早期的近红外光源主要为卤钨灯，其具有发射谱带宽、亮度大的优势，但是其效率低、体积大、寿命短，并且光谱中包含大量的可见光，需要经过滤光处理，导致近红外光使用效率低；同时由于卤钨灯体积大、产热量大，因此无法应用于小型设备。近红外半导体芯片具有效率高、体积小的优势，近年来在安防领域已有应用，如850nm以及940nm的近红外芯片，但是其成本较高，更重要的是半导体芯片多为窄带发射，从而限制了其在某些领域中的应用。例如，在食品检测、人体血氧检测、光学生物成像等应用中需要具有宽带发射特性的近红外光源，以达到检测的全面性和准确性。
另外一种实现高效近红外光发射的方式借鉴白光LED的模式，即采用成熟的蓝光\红光半导体芯片与近红外荧光粉相结合，使用该技术获得的近红外光源具有全固态、体积小、寿命长、高效节能和宽光谱等优点。由于蓝光LED芯片技术成熟，因此化学性质稳定、量子效率高、热猝灭特性高的宽谱发射近红外荧光材料则成为基于蓝光LED激发荧光粉型的近红外光源实用化的关键。因此，开发具有宽光谱的近红外发光材料，具有十分重要的意义。
然而，现有技术公开的近红外材料，特别是Cr3+掺杂的近红外荧光材料中，可被蓝光或红光光源有效激发，并产生较强近红外宽谱发射以及具备良好的荧光热稳定性的近红外发光材料还未被充分开发。如申请号为201810812636.4和201810084149.0的专利文献公开了一种Cr3+激活的Ca2YZr2Al3O12材料，其能够实现700-1050nm范围内的近红外发光，但该类材料的发射光谱仍然不够宽。又如专利文献CN110857388A公开了一种近红外发光材料，所述近红外发光材料包含化学式为MaAb(QO3)c:zCr的无机化合物，其中，M元素选自Sc、Y、La、Lu、Gd、Ca、Sr、Ba或Mg元素中的一种或两种；A元素选自Sc、Y、La、Lu或Gd元素中的一种或两种；Q元素选自Ga、Al、B或In元素中的一种或两种；所述近红外发光材料具有近红外宽光谱发射，但其效率和发光热稳定性均有待提高。
因此，非常有必要研发一种能被蓝光或红光激发，且具有较高发光量子产率和良好荧光热稳定性以及宽的红外发射光谱的近红外光发光材料，并利用该材料制备荧光转换型近红外LED器件，以应用于生物识别、传感、食品/医疗检测/农业生产等众多领域。
发明内容
为了改善上述技术问题，本发明提供一种具有近红外宽带发射的发光材料、其制备方法和包含该发光材料的LED光源。
<发光材料>
本发明提供一种近红外发光材料，所述发光材料的化学组成以化学式AaBbPxOy:zCr3+表示，其中，
所述A元素选自Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr及Ba中的一种或多种；
所述B元素选自Al、Ga、Sc、In、Fe、Mn、Ti、Zr、V及稀土元素中的一种或多种，
Cr3+为发光中心离子，0.01at.％≤z≤100at.％，
a、b、x和y均为元素的最简化学计量数，0≤a<5，0<b<4，0<x<20，0<y<30。
根据本发明的实施方案，所述稀土元素为La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu或Y。
根据本发明的实施方案，优选Cr3+浓度为2at.％≤z≤10at.％。
根据本发明的实施方案，所述发光材料的化学组成可以为Na3Sc2P3O12:Cr3+、Na3Fe2P3O12:Cr3+、Na3Ga2P3O12:Cr3+、Na3Al2P3O12:Cr3+、Na3In2P3O12:Cr3+、Na3Ti2P3O12:Cr3+、LiAlP4O12:Cr3+、LiGaP4O12:Cr3+、LiFeP4O12:Cr3+、LiMnP4O12:Cr3+、KAlP4O12:Cr3+、KGaP4O12:Cr3 +、KFeP4O12:Cr3+、RbAlP4O12:Cr3+、RbGaP4O12:Cr3+、CsAlP4O12:Cr3+、CsGaP4O12:Cr3+、Na3GaP8O23:Cr3+、Na3AlP8O23:Cr3+、Na3VP8O23:Cr3+、Na3FeP8O23:Cr3+、NaTi2P3O12:Cr3+、NaZr2P3O12:Cr3+、AlP3O9:Cr3+、GaP3O9:Cr3+、ScP3O9:Cr3+、InP3O9:Cr3+、AlPO4:Cr3+、GaPO4:Cr3+、FePO4:Cr3+、ZrP2O7:Cr3+、NaAlP2O7:Cr3+、NaGaP2O7:Cr3+、LiAlP2O7:Cr3+、LiGaP2O7:Cr3+、ScPO4:Cr3+或InPO4:Cr3+。优选为AlP3O9:Cr3+、AlPO4:Cr3+或NaAlP2O7:Cr3+。
根据本发明的实施方案，所述发光材料的化学组成示例性为AlP3O9:4％Cr3+、NaTi2P3O12:3％Cr3+、NaZr2P3O12:5％Cr3+、ZrP2O7:2％Cr3+、Na3Sc2P3O12:6％Cr3+、AlPO4:5％Cr3 +、GaP3O9:5％Cr3+、ScP3O9:7％Cr3+、InP3O9:6％Cr3+、Na3In2P3O12:6％Cr3+、Na3Al2P3O12:4％Cr3 +、LiAlP4O12:4％Cr3+、KGaP4O12:5％Cr3+、Na3GaP8O23:5％Cr3+、NaGaP2O7:6％Cr3+、NaAlP2O7:4％Cr3+、LiGaP2O7:4％Cr3+、GaPO4:5％Cr3+、ScPO4:7％Cr3+或InPO4:6％Cr3+。
根据本发明的实施方案，所述发光材料能够被紫光、蓝光或红光激发。优选地，所述发光材料具有近红外宽带发射性能，例如能够发射出波长范围为650-1300nm的近红外光，峰值在700-1000nm范围内。
根据本发明的实施方案，本发明的发光材料具有较高的热猝灭温度，表现出优异的发光热稳定性。
<发光材料的制备方法>
本发明还提供所述近红外发光材料的制备方法，所述方法包括如下步骤:
(1)按化学式AaBbPxOy:zCr3+中各元素的化学计量比，将A源化合物、B源化合物、P源化合物和Cr源化合物进行混合，得到混合料；
(2)将所述混合料进行煅烧，得到煅烧产物；
(3)将所述煅烧产物进行后处理，得到所述近红外发光材料。
根据本发明的实施方案，在步骤(1)中，所述A源化合物是指包含A元素的化合物，对其并无特殊限制。优选地，A源化合物选自含A元素的碳酸盐、含A元素的氧化物、含A元素的硝酸盐和含A元素的卤化物中的一种或多种，更优选为含A元素的碳酸盐、含A元素的氧化物；示例性地，所述A源化合物为Na2CO3、Li2CO3、K2CO3、Rb2CO3或Cs2CO3。
根据本发明的实施方案，在步骤(1)中，所述B源化合物是指包含B元素的化合物，选自含B元素的碳酸盐、含B元素的氧化物、含B元素的硝酸盐和含B元素的卤化物中的一种或多种，更优选为含B元素的碳酸盐、含B元素的氧化物；示例性地，所述B源化合物为Al2O3、TiO2、ZrO2、Sc2O3、In2O3、Ga2O3或GeO2。
根据本发明的实施方案，在步骤(1)中，所述Cr源化合物是指包含Cr元素的化合物，选自含Cr元素的碳酸盐、含Cr元素的氧化物、含Cr元素的硝酸盐和含Cr元素的卤化物中的一种或多种，更优选为Cr2O3、CrF3。
根据本发明的实施方案，在步骤(1)中，所述P源化合物是指包含P元素的化合物，选自含P元素的磷酸盐、含P元素的氧化物中的一种或多种，优选为磷酸二氢铵、磷酸二氢钠。
根据本发明的实施方案，在步骤(1)中，按化学式AaBbPxOy:zCr3+中各元素的化学计量比来称取A源化合物、B源化合物、P源化合物和Cr源化合物，其中P源化合物的使用量可适当过量，例如过量5wt％-200wt％。
根据本发明的实施方案，在步骤(1)中，可以在将A源化合物、B源化合物、P源化合物和Cr源化合物进行混合后进行研磨，研磨的方法没有特别限制，可以使用研钵、球磨机及混料机等研磨设备。
根据本发明的实施方案，在步骤(2)中，所述煅烧可以在空气、惰性气氛或还原性气氛中进行。所述惰性氛围例如为氮气、氩气等；所述还原性气氛例如为(5v％-15v％)H2和(95v％-85v％)N2混合气，或含有碳粉的气氛。
根据本发明的实施方案，在步骤(2)中，所述煅烧的条件包括：温度为400-1500℃，优选为600-1200℃，更优选为800-1100℃；煅烧时间为1-30h，优选为5-20h，更优选为8-15h。
根据本发明的实施方案，在步骤(2)中，所述煅烧的次数至少为一次，例如可以为两次、三次或更多次。并且优选地，每次煅烧的温度彼此不相同。更优选地，每次煅烧的温度呈上升的趋势。此外，在进行下一次煅烧前，可以将上一次的煅烧物进行研磨。
在本发明的一个具体的实施方案中，在步骤(2)中，进行两次煅烧，第一次煅烧温度为180-700℃，煅烧时间为1-10h；第二次煅烧温度为700-1500℃，煅烧时间为1-20h。
根据本发明的实施方案，在步骤(3)中，所述后处理可以包括研磨、洗涤、过滤、烘干等。示例性地，烘干的温度为60-100℃。此外，示例性地，对所获得的产品进行研磨，用去离子水洗涤1-3次，再用无水乙醇清洗1-2次，过滤后在80℃烘箱中烘干。
<包含发光材料的LED光源>
本发明还提供一种LED光源，所述LED光源包括至少一种上述近红外发光材料。
进一步地，本发明提供一种LED光源，所述LED光源包含荧光转换层以及LED半导体芯片，并且荧光转换层载置于LED半导体芯片上，其中，荧光转换层包含至少一种上述近红外发光材料。
根据本发明的实施方案，所述荧光转换层为包含封装胶和发光材料的层，其中发光材料均匀分散在封装胶中。封装胶可以为环氧树脂、聚碳酸酯或硅胶；优选为硅胶。对于封装胶的用量没有特别限定，只要根据本领域已知操作能够将其均匀涂敷于LED半导体芯片上即可。
根据本发明的实施方案，所述荧光转换层涂覆于LED半导体芯片上，所述LED半导体芯片用于承载上述荧光转换层。
根据本发明的实施方案，所述LED半导体芯片为紫光LED芯片、蓝光LED芯片、红光LED芯片中的至少一种。
根据本发明的实施方案，所述紫光LED芯片的峰值在280-400nm范围内。
根据本发明的实施方案，所述蓝光LED芯片的峰值在400-490nm范围内。
根据本发明的实施方案，所述红光LED芯片的峰值在590-680nm范围内。
根据本发明的实施方案，所述LED光源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、传感、食品检测、医疗检测、农业生产或生物成像等领域。
本发明的有益效果:
(1)本发明提供的具有宽带发射特性的近红外发光材料，可作为近紫外LED芯片，蓝光LED芯片和红光LED芯片的光转换材料，实现高效稳定的宽带近红外发光光源，弥补目前红外LED和红外激光器带宽窄的问题，可满足食品检测、医疗检测、农业生产或生物成像等应用中对宽带红外光源的需求。相比于现有技术中的材料，本发明的宽带近红外发光材料具有更高的发光稳定性、发光量子产率。
(2)本发明提供的近红外发光材料具有优异的抗湿抗高温稳定性，其制备的LED光源在85℃和85％湿度的环境下老化480小时后，光输出功率仍为室温下的98％以上。
(3)本发明提供的发光材料制备工艺简单，无污染，成本低。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的发光材料的XRD图谱。
图2为本发明实施例1制备得到的发光材料的激发光谱图。
图3为本发明实施例1制备得到的发光材料的发射光谱图。
图4为本发明实施例1、11、15及对比例1-3制备得到的发光材料的发光积分强度随温度变化趋势图。
图5为本发明实施例2制备得到的发光材料的激发和发射光谱图。
图6为本发明实施例3制备得到的发光材料的激发和发射光谱图。
图7为本发明实施例4制备得到的发光材料的激发和发射光谱图。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1：AlP3O9:4％Cr3+发光材料的制备
本实施例采用固相反应法合成，首先按化学式AlP3O9:4％Cr3+中各元素的化学计量比进行称料，Al2O3为0.0924g，(NH4)H2PO4为0.7590g，Cr2O3为0.0057g。将上述原料在研钵中进行混合均匀，之后装入刚玉坩埚中，放入到箱式炉中，在空气气氛中，500℃下煅烧5h，待冷却到室温后，再次进行研磨。之后放入箱式炉中，1050℃下，进行第二次煅烧8h，煅烧结束后，对所获得的样品进行研磨，用去离子水洗涤1-3次，再用无水乙醇清洗1-2次，过滤后在80℃烘箱中进行烘干后，得到最终的近红外发光材料。
实施例2：NaTi2P3O12:3％Cr3+发光材料的制备
本实施例采用固相反应法合成，首先按化学式NaTi2P3O12:3％Cr3+中各元素的化学计量比进行称料，Na2CO3为0.0627g，TiO2为0.1890g，(NH4)H2PO4为0.5008g，Cr2O3为0.0047g。将上述原料在研钵中进行混合均匀，之后装入刚玉坩埚中，放入到箱式炉中，在空气气氛中，500℃下煅烧5h，待冷却到室温后，再次进行研磨。之后放入箱式炉中，1050℃下，进行第二次煅烧10h，煅烧结束后，对所获得的样品进行研磨，用去离子水洗涤1-3次，再用无水乙醇清洗1-2次，过滤后在80℃烘箱中进行烘干后，得到最终的近红外发光材料。
实施例3：NaZr2P3O12:5％Cr3+发光材料的制备
本实施例采用固相反应法合成，首先按化学式NaZr2P3O12:5％Cr3+中各元素的化学计量比进行称料，Na2CO3为0.0513g，ZrO2为0.2513g，(NH4)H2PO4为0.4100g，Cr2O3为0.0039g。将上述原料在研钵中进行混合均匀，之后装入刚玉坩埚中，放入到箱式炉中，在空气气氛中，600℃下煅烧4h，待冷却到室温后，再次进行研磨。之后放入箱式炉中，1150℃下，进行第二次煅烧12h，煅烧结束后，对所获得的样品进行研磨，用去离子水洗涤1-3次，再用无水乙醇清洗1-2次，过滤后在80℃烘箱中进行烘干后，得到最终的近红外发光材料。
实施例4：ZrP2O7:2％Cr3+发光材料的制备
本实施例采用固相反应法合成，首先按化学式ZrP2O7:2％Cr3+中各元素的化学计量比进行称料，ZrO2为0.2323g，(NH4)H2PO4为0.5053g，Cr2O3为0.0057g。将上述原料在研钵中进行混合均匀，之后装入刚玉坩埚中，放入到箱式炉中，在空气气氛中，400℃下煅烧5h，待冷却到室温后，再次进行研磨。之后放入箱式炉中，1050℃下，进行第二次煅烧10h，煅烧结束后，对所获得的样品进行研磨，用去离子水洗涤1-3次，再用无水乙醇清洗1-2次，过滤后在80℃烘箱中进行烘干后，得到最终的近红外发光材料。
实施例5：Na3Sc2P3O12:6％Cr3+发光材料的制备
本实施例采用固相反应法合成，首先按化学式Na3Sc2P3O12:6％Cr3+中各元素的化学计量比进行称料，Na2CO3为0.7151g，(NH4)H2PO4为0.7760g，Sc2O3为0.2915g，Cr2O3为0.0205g。将上述原料在研钵中进行混合均匀，之后装入刚玉坩埚中，放入到箱式炉中，在空气气氛中，300℃下煅烧5h，待冷却到室温后，再次进行研磨。之后放入箱式炉中，700℃下，进行第二次煅烧10h，煅烧结束后，对所获得的样品进行研磨，用去离子水洗涤1-3次，再用无水乙醇清洗1-2次，过滤后在80℃烘箱中进行烘干后，得到最终的近红外发光材料。
实施例6：AlPO4:5％Cr3+发光材料的制备
本实施例采用固相反应法合成，首先按化学式AlPO4:5％Cr3+中各元素的化学计量比进行称料，Al2O3为0.1966g，(NH4)H2PO4为0.5439g，Cr2O3为0.0154g。将上述原料在研钵中进行混合均匀，之后装入刚玉坩埚中，放入到箱式炉中，在空气气氛中，600℃下煅烧5h，待冷却到室温后，再次进行研磨。之后放入箱式炉中，1200℃下，进行第二次煅烧10h，煅烧结束后，对所获得的样品进行研磨，用去离子水洗涤1-3次，再用无水乙醇清洗1-2次，过滤后在80℃烘箱中进行烘干后，得到最终的近红外发光材料。
实施例7-20及对比例1-3：
实施例7-20的制备步骤与实施例1相同，其区别在于使用的原料及煅烧温度和时间不同，所用原料用量均按照化学式的计量比进行配料。实施例7-20中各化合物原料和含量以及发光材料的化学式如下表1所示：煅烧温度和煅烧时间如下表2中所示。
表1
表2
| 编号 | 一次煅烧温度/时间 | 二次煅烧温度/时间 |
| 实施例7 | 500℃/5h | 1020℃/12h |
| 实施例8 | 500℃/5h | 800℃/12h |
| 实施例9 | 500℃/5h | 900℃/12h |
| 实施例10 | 400℃/5h | 750℃/15h |
| 实施例11 | 400℃/5h | 800℃/12h |
| 实施例12 | 300℃/6h | 500℃/24h |
| 实施例13 | 300℃/6h | 550℃/24h |
| 实施例14 | 300℃/6h | 480℃/48h |
| 实施例15 | 400℃/5h | 800℃/12h |
| 实施例16 | 400℃/5h | 750℃/24h |
| 实施例17 | 400℃/5h | 700℃/24h |
| 实施例18 | 600℃/5h | 1180℃/8h |
| 实施例19 | 600℃/5h | 1150℃/9h |
| 实施例20 | 600℃/5h | 1120℃/10h |
| 对比例1 | 400℃/5h | 700℃/24h |
| 对比例2 | 400℃/5h | 700℃/24h |
| 对比例3 | 400℃/5h | 750℃/15h |
实施例和对比例的样品的物相采用X射线粉末衍射仪(Minflex 600，日本理学)进行分析。
用FLS980(爱丁堡仪器公司)荧光光谱仪测量样品的激发和发射光谱，结合77-600K的变温台，测试材料的变温发射光谱，评估材料的热稳定性。
采用光纤光谱仪(ideaoptics,PG 2000)，通过光纤耦合连接积分球测试材料的发光量子产率。
采用恒温恒湿试验箱，在85℃和85％湿度的环境下评估材料的抗湿抗高温稳定性。
用固相反应法合成的样品，XRD分析显示均为纯相。例如，实施例1中制备得到的近红外发光材料的XRD衍射图谱如图1所示；从图1可以看出，该发光材料为纯相的AlP3O9。
用FLS980(爱丁堡仪器公司)荧光光谱仪测量样品的激发和发射光谱。实施例1的发光材料的激发光谱如图2所示，该发光材料的激发光谱中包含三个有效激发带，分别为200-350nm、400-500nm和550-730nm；发光材料的发射光谱如图3所示，可以看出该发光材料的发射谱覆盖660-1000nm，即，具有近红外宽带发射性能。
关于发光材料的热稳定性，采用发光材料在150℃下的积分发光强度与室温下的积分发光强度之比进行评估。测试方法为：将发光材料放置于加热台，通过光纤引入激发光，加热台升温至目标温度后，对其发射光谱进行测试，测试样品在不同温度的发射光谱。如图4所示，本发明实施例1制得的AlP3O9:4％Cr3+发光材料，其在150℃下的积分发光强度与室温下的积分发光强度之比可达90.5％，由此说明本发明制得的发光材料具有好的热稳定性。并且，由图4可以看出，本发明的发光材料相比于对比例1～3的发光材料具有明显优异的热稳定性。
此外，对实施例1、实施例11、实施例15和对比例1-3制备的近红外发光材料的发光量子产率进行了测试，测试结果如表3中所示，相比于对比例，本发明制得的近红外发光材料具有明显更高的发光量子产率。
发光材料的抗湿抗高温稳定性测试：分别取实施例1、实施例11、实施例15和对比例1-3制备的近红外发光材料放置在85℃和85％相对湿度的恒温恒湿试验箱中老化，480小时后对样品进行发光强度测试，评估发光材料的抗湿抗高温稳定性。测试结果如表3所示，从表3可以看出，在高温高湿的环境下，本发明的发光材料的发光强度最高仍能保持室温下的98％以上。由此表明，本发明制得的近红外发光材料具有较高的抗湿抗高温稳定性。
表3
实施例21：LED光源的制备
本实施例提供了一种LED光源，其包含LED半导体芯片和实施例1所制备的发光材料，其中LED半导体芯片为市售的波长为450nm的蓝光LED芯片。
上述LED光源的制备方法：将本发明实施例1制得的近红外发光材料AlP3O9:4％Cr3 +按照质量比为1:1均匀混合在硅胶中，再将其涂覆在LED芯片上，经固化后得到LED光源。
采用HASS-2000(杭州远方光电信息股份有限公司)单颗LED/模组光色电测试系统对实施例21制得的LED光源的性能进行测试，测试电流60mA，电压3V。经测试，该光源近红外范围内的光输出功率可达28mW。
以上，对本发明的实施方式进行了示例性的说明。但是，本发明的保护范围不局限于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，本领域技术人员所作出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种近红外发光材料，其特征在于，所述发光材料的化学组成以化学式AaBbPxOy:zCr3 +表示，其中，
所述A元素选自Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr及Ba中的一种或多种，
所述B元素选自Al、Ga、Sc、In、Fe、Mn、Ti、Zr、V及稀土元素中的一种或多种，
Cr3+为发光中心离子，0.01at.％≤z≤100at.％，
a、b、x和y均为元素的最简化学计量数，0≤a<5，0<b<4，0<x<20，0<y<30。
2.根据权利要求1所述的近红外发光材料，其特征在于，所述稀土元素为La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu或Y；
优选地，Cr3+浓度为2at.％≤z≤10at.％。
3.根据权利要求1或2所述的近红外发光材料，其特征在于，所述发光材料的化学组成为Na3Sc2P3O12:Cr3+、Na3Fe2P3O12:Cr3+、Na3Ga2P3O12:Cr3+、Na3Al2P3O12:Cr3+、Na3In2P3O12:Cr3+、Na3Ti2P3O12:Cr3+、LiAlP4O12:Cr3+、LiGaP4O12:Cr3+、LiFeP4O12:Cr3+、LiMnP4O12:Cr3+、KAlP4O12:Cr3+、KGaP4O12:Cr3+、KFeP4O12:Cr3+、RbAlP4O12:Cr3+、RbGaP4O12:Cr3+、CsAlP4O12:Cr3+、CsGaP4O12:Cr3+、Na3GaP8O23:Cr3+、Na3AlP8O23:Cr3+、Na3VP8O23:Cr3+、Na3FeP8O23:Cr3+、NaTi2P3O12:Cr3+、NaZr2P3O12:Cr3+、AlP3O9:Cr3+、GaP3O9:Cr3+、ScP3O9:Cr3+、InP3O9:Cr3+、AlPO4:Cr3+、GaPO4:Cr3+、FePO4:Cr3+、ZrP2O7:Cr3+、NaAlP2O7:Cr3+、NaGaP2O7:Cr3+、LiAlP2O7:Cr3+、LiGaP2O7:Cr3+、ScPO4:Cr3+或InPO4:Cr3+，优选为AlP3O9:Cr3+、AlPO4:Cr3+或NaAlP2O7:Cr3+；
优选地，所述发光材料的化学组成为AlP3O9:4％Cr3+、NaTi2P3O12:3％Cr3+、NaZr2P3O12:5％Cr3+、ZrP2O7:2％Cr3+、Na3Sc2P3O12:6％Cr3+、AlPO4:5％Cr3+、GaP3O9:5％Cr3+、ScP3O9:7％Cr3 +、InP3O9:6％Cr3+、Na3In2P3O12:6％Cr3+、Na3Al2P3O12:4％Cr3+、LiAlP4O12:4％Cr3+、KGaP4O12:5％Cr3+、Na3GaP8O23:5％Cr3+、NaGaP2O7:6％Cr3+、NaAlP2O7:4％Cr3+、LiGaP2O7:4％Cr3+、GaPO4:5％Cr3+、ScPO4:7％Cr3+或InPO4:6％Cr3+。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的近红外发光材料，其特征在于，所述发光材料能够被紫光、蓝光或红光激发，
优选地，所述发光材料具有近红外宽带发射性能，能够发射出波长范围为650-1300nm的近红外光，峰值在700-1000nm范围内。
5.权利要求1～4中任一项所述的近红外发光材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤:
(1)按化学式AaBbPxOy:zCr3+中各元素的化学计量比，将A源化合物、B源化合物、P源化合物和Cr源化合物进行混合，得到混合料；
(2)将所述混合料进行煅烧，得到煅烧产物；
(3)将所述煅烧产物进行后处理，得到所述近红外发光材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述A源化合物选自含A元素的碳酸盐、含A元素的氧化物、含A元素的硝酸盐和含A元素的卤化物中的一种或多种，更优选为Na2CO3、Li2CO3、K2CO3、Rb2CO3或Cs2CO3；
优选地，在步骤(1)中，所述B源化合物选自含B元素的碳酸盐、含B元素的氧化物、含B元素的硝酸盐和含B元素的卤化物中的一种或多种，更优选为Al2O3、TiO2、ZrO2、Sc2O3、In2O3、Ga2O3或GeO2；
优选地，在步骤(1)中，所述Cr源化合物选自含Cr元素的碳酸盐、含Cr元素的氧化物、含Cr元素的硝酸盐和含Cr元素的卤化物中的一种或多种，更优选为Cr2O3或CrF3；
优选地，在步骤(1)中，所述P源化合物选自含P元素的磷酸盐、含P元素的氧化物中的一种或多种，优选为磷酸二氢铵或磷酸二氢钠。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述煅烧在空气、惰性气氛或还原性气氛中进行；
优选地，在步骤(2)中，所述煅烧的温度为400-1500℃，优选为600-1200℃，更优选为800-1100℃；煅烧时间为1-30h，优选为5-20h，更优选为8-15h；
优选地，在步骤(2)中，所述煅烧的次数至少为一次，更优选地，进行两次煅烧，第一次煅烧温度为180-700℃，煅烧时间为1-10h；第二次煅烧温度为700-1500℃，煅烧时间为1-20h。
8.一种LED光源，其包括至少一种权利要求1～4中任一项所述的近红外发光材料。
9.根据权利要求8所述的LED光源，其特征在于，所述LED光源包含荧光转换层以及LED半导体芯片，并且荧光转换层载置于LED半导体芯片上，
其中，荧光转换层包含至少一种权利要求1～4中任一项所述的近红外发光材料；
优选地，所述LED半导体芯片选自紫光LED芯片、蓝光LED芯片、红光LED芯片中的至少一种。
10.权利要求8或9所述的LED光源的用途，用于生物识别、传感、食品检测、医疗检测、农业生产或生物成像领域。
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