Redução fotocatalítica de Cr(VI) acionada por luz visível sobre EDTA–TiO2 através de complexação superficial e transferência de carga de ligante para metal

A largura da banda de energia do TiO2 comercial (P25, ~ 3,04 eV) é ligeiramente mais estreita do que a do TiO2 puro (~ 3,2 eV), mas ainda permanece inativa sob luz visível. Em contraste, a transferência de carga de ligante para metal (LMCT) introduzida pela complexação superficial com ligantes orgânicos pode aumentar significativamente a absorção de luz e efetivamente estreitar a largura da banda. Aqui, o ácido etilenodiaminotetracético (EDTA), rico em elétrons, atua como doador de elétrons e se coordena com TiO2 através de ligantes carboxilato. Como resultado, o complexo EDTA–TiO2 exibe fotoredução eficiente de Cr(VI) tóxico para Cr(III) não tóxico acionada por luz visível. Individualmente, a carga ótima de EDTA foi de 200 ppm, que diminuiu para 100 ppm com a introdução de metanol (MeOH, 20 vol%) como um sequestrador de buracos e/ou doador de elétrons. Sob iluminação de luz visível, os elétrons do HOMO do EDTA movem-se em direção à banda de condução (CB) do TiO2 através do processo de LMCT, permitindo a absorção de luz visível e impulsionando a redução eficiente de Cr(VI) para Cr(III). As bandas características de FT-IR em 1410 e 1677 cm−1 confirmam a formação do complexo EDTA−TiO2, que é ainda apoiada pela energia de adsorção calculada (E ads = −18,83 kcal/mol). Este estudo fornece uma visão mecanística sobre o modo de adsorção do EDTA através da coordenação de carboxilato e elucida o papel do LMCT no aumento da eficiência de captação de luz.