Xona haroratida ligandlar yordamida qayta choʻktirish usuli orqali gibrid MA 1-x FA x PbI 3 perovskit kvant nuqtalar sintezi hamda spektral tadqiqi

Kirish. Hozirgi jadal rivojlanayotgan jamiyatda energiyaga boʻlgan talabning yuqoriligi sababli qayta tiklanadigan energiyalardan foydalanish hamda ularni amaliyotga tadbiq qilish ustida izlanuvchilar keng koʻlamli ishlarni amalga oshirmoqdalar. Ayniqsa dunyo boʻyicha qayta tiklanadigan energiyalar qatorida quyosh elementlari salmoqli oʻrinni egallab kelmoqda. Shu sababli kremniyga asoslangan quyosh elementlari oʻrnini bosuvchi materiallarga muqobil sifatida soʻnggi oʻn yillikda perovskit materiallardan foydalanish orqali yuqori samaradorlikka ega boʻlgan quyosh elementlaridan foydalanish ustida izlanishlar olib borilmoqda. Perovskit tuzilishli galogenidlarningga boʻlgan qiziqish nafaqat quyosh elementlari, balki fotokatalitik jarayonlar, xotira qurilmalari hamda optoelektronika uchun ham keskin oshib bormoqda. “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №5/2025 122 Кимё ва кимёвий технологиялар Odatda 3D tuzilishli perovskit materiallar formulasi ABX3 koʻrinishda boʻlib, A bir valentli anorganik yoki organik kationlar (masalan, MA+ metilammoniy ioni, FA+ farmomidiniy ioni hamda Cs+ seziy ionlari), B ikki valentli metall kationlari (Pb+2 va Sn+2) hamda X galogen anionlaridan (X= Cl-, Br-, I-) tashkil topgan [1]. Bundan tashqari 0D A2BX6, 1D A2BBX5, 2D A2BX4 (chiziqli perovskit) koʻrinishidagi perovskit materiallar ham olingan. ABX3 tarkibli 3D perovskit materialda BX6 oktaedr tuzilish markazida B kation hamda uning atrofida X anionlar joylashgan. Oktaedr tuzilishlar birgalikda kub strukturani hosil qiladi hamda kubning markazida A kation joylashadi (1rasm). Bunda A kationning koordinatsion soni 12 ga teng boʻladi va 12 ta galogen ioni A kation atrofini oʻrab turadi. B kation koordinatsion soni esa 6 ga teng va bu kationni oktaedr qirralaridagi 6 ta galogen anioni oʻrab turadi [2]. Perovskit kvant nuqtalari sintezi usullari. Perovskit materiallarning eritmada sintezi asosan bevosita sintez va sintezdan keyingi jarayonlara boʻlinadi [3]. Toʻg‘ridan toʻg‘ri sintezga xona haroratida ligandlar yordamida qayta choʻktirish (LARP), issiq ineksiya, solvatermik, mikrotoʻlqinli sintez kabilar hamda sintezdan keying jarayonlarga nuqsonlar oʻrnini passivlashtirish, A va X ion oʻrnini almashinish usullari misol boʻladi [4-5]. Bu usullar orasida eng keng tarqalgan usullar issiq ineksiya hamda LARP usullaridir. Issiq ineksiya usuli yuqori haroratlarda (140-200 °C oralig‘ida) inert atmosferada perovskit kvant nuqtalar sintez qilish uchun keng qoʻllaniladi. Bu usulda dastlab Cs-oleat prekursori bir idishda tayyorlanadi va ikkinchi idishda PbX2 tuzi hamda ligandlardan tashkil topgan prekursor tayyorlab olinadi. Soʻngra bu prekursorlar yuqori harorat va inert atmosferasida qoʻshiladi. Hosil qilingan eritma tezlikda sovutish natijasida kolloid holdagi perovskit kvant nuqtalar hosil qilinadi (2-rasm). 1-rasm. 3D tuzilishli ABX3 perovskit kristall tuzilishi 2-rasm. Issiq ineksiya usuli orqali perovskit kvant nuqtalari sintezi sxemasi LARP usuli ham qolgan usullardagidek kislota-amin juftligi ligand sifatida ishlatiladi. Dastlab issiq ineksiya usuli Protetescu hamda uning jamosi tomonidan sintez uchun qoʻllanilgan [6]. Xona haroratida ligandlar yordamida qayta choʻktirish (LARP) usulida perovskit materiallar sintezini amalga oshirish uchun inert atmosfera hamda yuqori harorat talab etilmaydi. Perovskit uchun kerak boʻladigan tuzlar (MAI, CsBr, MABr, FABr, FAI hamda PbI2, PbBr2) yaxshi erituvchilarda (DMF, DMSO, GBL, ACN) eritiladi va magnitli aralashtirgichda doimiy tezlikda atrof muhit atmosferasida aralashtiriladi. “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №5/2025 123 Химия и химические технологии 3-rasm. LARP usuli asosida perovskit materiallar sintezi sxemasi LARP usuli ham qolgan usullardagidek kislota-amin juftligi ligand sifatida ishlatiladi. Dastlab issiq ineksiya usuli Protetescu hamda uning jamosi tomonidan sintez uchun qoʻllanilgan [6]. Xona haroratida ligandlar yordamida qayta choʻktirish (LARP) usulida perovskit materiallar sintezini amalga oshirish uchun inert atmosfera hamda yuqori harorat talab etilmaydi. Perovskit uchun kerak boʻladigan tuzlar (MAI, CsBr, MABr, FABr, FAI hamda PbI2, PbBr2) yaxshi erituvchilarda (DMF, DMSO, GBL, ACN) eritiladi va magnitli aralashtirgichda doimiy tezlikda atrof muhit atmosferasida aralashtiriladi. Zarrachalar oʻlchamini nazorat qilish uchun eritmaga ligandlar sifatida kislota-asos jufti hosil qiladigan (OA oleyin kislota, OAm oleyinamin) moddalar qoʻshiladi. Hosil qilingan prekursor eritmasidan ma’lum miqdorda olinib, magnitli aralashtirgichda aralashib turgan antisolventga (yomon erituvchi touol, xloroform) qoʻshish natijasida yorqin flouressensiyali kvant nuqtalar hosil qilinadi (3-rasm) [7-8]. Tajribaviy qism. Reaktivlar: MAI (metilammoniy yodid) 99,9%, FAI (formamidiniy yodid) 99,9%, PbI2 (qoʻrg‘oshin(II) yodid), ACN (atsetonitril), xloroform, oleyin kislota, oleylamin. MA1-xFAxPbI3 tarkibli perovskit kvant nuqtalar sintezi. MA1-xFAxPbI3 tarkibli perovskit kvant nuqtalari LARP usuli asosida sintez qilindi. Buning uchun dastlab tuzlar keraklicha miqdordan tortib olindi. Ya’ni MAI tuzidan 0,9 mmol miqdorda (0.143 g), FAI tuzidan 0,1 mmol (0,0172 g) hamda PbI2 tuzidan 1 mmol (0,461 g) analitik tarozida tortib olindi. Xuddi shunday x = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 nisbatda mmol miqdorda tortib olindi hamda 5 xil tarkibli perovskit kvant nuqtalar sintezi amalga oshirildi. Analitik tarozida tortib olingan tuzlar 2 ml hajm atsetonitrilga qoʻshildi. Olingan eritmalar 15 daqiqa davomida ultratovushli vannada ushlab turildi. 15 minutdan soʻng idishda koʻpiksimon toʻq qora aralashma (formamidiniy kationi miqdori koʻp idishda esa och qora) hosil boʻlishi kuzatildi. Bu aralashma 1 soat davomida magnitli aralashtirgichda aralashtirildi. “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №5/2025 124 Кимё ва кимёвий технологиялар 1 soatdan soʻng bu aralashmalarning har biriga bir xil miqdordan ya’ni 0,3 ml oleyin kislota hamda 0,05 ml oleylamin qoʻshildi. Ligandlar qoʻshilgandan soʻng koʻpiksimon aralashma erishi kuzatildi va bu aralashmalar 50 °C haroratda magnitli aralashtirgichda 2 soat davomida aralashtirildi. Natijada idishning yuqori qismida gomogen holatdagi sariq rangli eritma, idish tubida esa qora rangli erimagan qismi ham qolganligi kuzatildi. 2 soatdan soʻng idishdagi prekursorning gomogen qismida 0,1 ml hajmi olindi hamda magnitli aralashtirgichda shiddatli aralashtirilib turilgan 4 ml xloroformga (antisolvent) qoʻshildi va toʻq jiggarang eritma hosil qilindi. Bu eritma ultrabinafsha lampa ostida yorqin qizil fluoressensiya namoyon qilishi aniqlandi (4-rasm). 4-rasm. MA0.9FA0.1PbI3 tarkibli perovskit kvant nuqtalar sintezi sxemasi Natijalar va ularning tahlili. LARP usulida MA1-xFAxPbI3 tarkibli perovskit kvant nuqtalari sintezida tuzlar eritilgan erituvchi yaxshi erituvchi hamda antisolvent (xloroform) yomon erituvchi sifatida foydalanildi. Antisolvent sifatida toluoldan foydalanilganda kvant nuqtalar yaxshi shakllanmasligi hamda barqarorligi juda past perovskit kvant nuqtalar hosil boʻlishi kuzatildi. MA1-xFAxPbI3 tarkibli yorqin qizil fluoressensiyali perovskit kvant nuqtalarining elektron yutilish spektrlari 5-rasmda koʻrsatilgan. Spektrning ultrabinafsha sohadasida MA1-xFAxPbI3 tarkibli perovskit kvant nuqtalarining yutilish spektrlari 350 nm da yutilish maksimumiga ega. Keyingi signal 422 nm, 420 nm, 424 nm, 428 nm (tegishlicha x = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5) toʻlqin uzunliklariga mos kelishi aniqlandi. 1,2 x=0,5 x=0,4 x=0,3 x=0,2 x=0,1 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 1,0 Absorbsiya (sh.b) Intensivlik (sh.b.) 0,8 0,6 0,4 0,2 350 400 450 500 550 600 650 700 0,0 500 550 600 650 700 750 800 850 0 To'lqin uzunligi (nm) To'lqin uzunligi (nm) 5-rasm. MA1-xFAxPbI3 tarkibli perovskit kvant nuqtalarining elektron yutilish spektrlari 6-rasm. MA1-xFAxPbI3 tarkibli perovskit kvant nuqtalarining nurlanish spektrlari “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №5/2025 125 Химия и химические технологии Sintez qilingan MA1-xFAxPbI3 tarkibli perovskit kvant nuqtalarining nurlanish maksimumlari x ning qiymatiga koʻra 728 nm, 740 nm, 728 nm, 736 nm hamda 728 nm (x ning qiymatlariga mos ravishda x = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5) qiymatlarda spektrlari hosil boʻlishi kuzatildi (6-rasm). Bu spektrlar MA1-xFAxPbI3 terkibli perovskit kvant nuqtalari yorqin qizil fluoressensiyaga ega ekanligidan dalolat beradi. Xulosa. MA1-xFAxPbI3 tarkibli perovskit kvant nuqtalari xona haroratida ligandlar yordamida qayta choʻktirish usulida (LARP) sintez qilindi. Lekin prekursor ligandlar bilan yaxshi aralashishi uchun harorat 50 ⁰C haroratda 1 soat davomida aralashtirildi. Ushbu tajribada ligandlarning optimal hajmiy nisbati 6:1 nisbatda boʻlganda kvant nuqtalar yaxshi shakllanishi aniqlandi. Dastlabki prekursorlarni eritish uchun antisolventga mos keladigan yaxshi erituvchi tanlab olindi. Erituvchi sifatida asetonitril hamda kvant zarrachalar shakllanishi uchun mos keladigan antisolvent xloroformdan foydalanildi. Tajriba davomida birinchi marta ligandlarning (kislota-amin jufti) hajmiy nisbatini 3:1 emas 6:1 nisbatda olish orqali natija yaxshilanishiga olib keldi. Sintez qilingan perovskit materiallarni spektral tadqiq qilish orqali yorqin qizil fluoressensiyali kvant nuqtalar hosil boʻlishi aniqlandi. Sintez qilingan perovskit materiallardan quyosh elementlari, LED lampalar, sensorlar hamda fotokatalizatorlar sifatida foydalanish mumkin. Adabiyotlar 1. Mateen M. et al. High-performance mixed-cation mixed-halide perovskite solar cells enabled by a facile intermediate engineering technique // J. of Power Sources. – 2020. – Т. 448. – С. 227386. 2. Mohan M., Shetti N. P., Aminabhavi T. M. Perovskites: A new generation electrode materials for storage applications //Journal of Power Sources. – 2023. – Т. 574. – С. 233166. 3. Yang D. et al. All-inorganic cesium lead halide perovskite nanocrystals: synthesis, surface engineering and applications //J of Materials Chemistry C. – 2019. – Т. 7. – №. 4. – С. 757-789. 4. Huang C. Y. et al. Inorganic halide perovskite quantum dots: a versatile nanomaterial platform for electronic applications //Nano-Micro Letters. – 2023. – Т. 15. – №. 1. – С. 16. 5. Tashpulatov K. et al. Facile Synthesis of Stable and Highly Luminescent MAPbI3 Perovskite Quantum Dots //Journal of Fluorescence. – 2025. – С. 1-5. 6. Protesescu L. et al. Nanocrystals of cesium lead halide perovskites (CsPbX3, X= Cl, Br, and I): novel optoelectronic materials showing bright emission with wide color gamut //Nano letters. – 2015. – Т. 15. – №. 6. – С. 3692-3696. 7. Kodirbek N. et al. Room temperature facile syntheses of lead bromide perovskites //Universum: химия и биология. – 2024. – Т. 2. – №. 5 (119). – С. 65-70. 8. Norboyev Q.M. Xona haroratida yorqin CsPbBr3 perovskit kvant nuqtalari sintezi va spektral tadqiqi //Issue 5 of 2023 (141/2). – 2024. – Т. 5. – №. 144. – С. 5-8. UOʻK: 544.653.2/.3 “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №5/2025 126