Fotokatalyysi on osoittautunut hyväksi menetelmäksi erilaisten orgaanisten kemikaalien hajottamisessa aina hiilidioksidiksi ja vedeksi asti. Eniten tutkittu fotokatalyytti on TiO2. Sen käytön haasteena on energia-aukon suuruus vaikka se muuten täyttääkin ideaalisen fotokatalyytin tunnusmerkit. Fotokatalyysiä on tutkittu mm. veden ja ilman puhdistamiseksi sekä erilaisten mikro-organismien tuhoamiseksi. Fotokatalyysistä on myös useita eri kaupallisia sovelluksia mm. itsepuhdistuvat pinnat, joilla voidaan parantaa kaupunkien ilman laatua. Ydinvoimateknologiassa fotokatalyysiä käytetään CORD-UV- menetelmässä hajottamaan dekontaminoinnin lopuksi käytetyt kemikaalit hiilidioksidiksi ja vedeksi vetyperoksidin ja UV-valon avulla.
Kirjallisuusosassa tarkastellaan kahta eri fotokatalyysin mekanismia sekä titaanidioksidia ja huokoisia mangaanioksideja fotokatalyytteinä. Lisäksi tarkastellaan katalyyttiseen aktiivisuuteen vaikuttavia tekijöitä mm. pH:n merkitystä. Myös erilaisia fotokatalyysin sovellusalueita käydään läpi. Ydinvoimaloiden dekontaminointiin liittyen tarkastellaan erilaisia dekontaminointitekniikoita ja tarkemmin kemiallisen dekontaminoinnin menetelmiä. Lisäksi käsitellään erilaisia dekontaminointiliuosten puhdistus ja loppukäsittelymenetelmiä.
Kokeellisessa osassa tutkittiin hollandiittirakenteisten mangaanioksidien; OMS-2-20, OMS-2-5 ja CryMO; kykyä hajottaa Co-EDTA-kompleksi ja sitoa tästä irronnut Co-ioni. Tämä oli myös työn päätavoite. Tutkitut mangaanioksidit oli valmistettu DeGuzmanin reseptillä tai sitä muuntelemalla. Myös hajottamis- ja sitomiskykyyn vaikuttavien spesiesten vaikutusta tutkittiin, varioimalla liuoksessa olevan EDTA:n ja natriumnitraatin määrää. Tutkimuksessa käytettiin Photocemical reactors LTD:n fotoreaktoria 6W elohopealampulla. Lisäksi määritettiin tutkituille mangaanioksideille niiden energia-aukon koko (Eg). Energia-aukkojen koko määritettiin käyttämällä Perkin Elmerin UV-VIS-NIR-spektrometriä, jossa oli integroiva pallo, käyttäen Tauc:n kuvaajaa hyödyksi. Eri mangaanioksidien kykyä hajottaa ja sitoa Co- EDTA-kompleksia verrattiin toisiinsa jakautumisvakion (Kd) avulla. Tuloksia verrattiin lisäksi TiO2:iin sekä kerrosrakenteiseen birnessiittiin.
Tutkittujen mangaanioksidien energia-aukkojen kooksi saatiin OMS-2-20 Eg=1.627±0,003 eV, OMS-2- 5 Eg=1.724±0,008 eV ja CryMO Eg=1.697±0,008 eV. Tutkimuksissa parhaiten Co-ionia sitovaksi mangaanioksidiksi valikoitui OMS-2-20 pH:ssa 6, sen Kd:n ollessa 130000 ± 10000 ml/g, muiden jäädessä selvästi alhaisemmaksi. Referenssinä käytetyn TiO2:n Kd oli 11600 ± 800 ml/g samoissa olosuhteissa.
Tutkimuksissa havaittiin, että kaikki tutkitut mangaanioksidit voidaan virittää näkyvää valoa käyttämällä. Tämä on katalyytille eduksi sen tulevaisuuden käyttöä ajatellen. Hajottamis- ja sorptiokykyä tutkittaessa havaittiin, että EDTA:n ylimäärä häiritsee aineen sorptiokykyä. Sen sijaan nitraatti-ionilla ei näyttänyt olevan vaikutusta aineen kykyyn hajottaa Co-EDTA-kompleksi tai sitoa vapautunut Co-ioni. Sitä miksi OMS-2-20 toimi selvästi muita paremmin ei saatu tutkimuksessa selville. Erityisen suuri oli ero lähes samalla tavalla valmistettuun OMS-2-5:een. Tulevaisuudessa onkin syytä selvittää tapahtuneiden reaktioiden mekanismi (sekä hajoamisreaktion että sorptio-reaktion mekanismi) ja se hajottaako OMS-2- 5 ylipäätään Co-EDTA-kompleksia. Myös muiden huokoisten mangaanioksidien (esim. todorokiitti) kyky toimia kaksoisroolissa on hyvä selvittää. Lisäksi reaktio-olosuhteiden vaikutus on syytä selvittää tarkemmin. Erityisesti näkyvän valon rooli mangaanioksidien virittäjänä on hyvä selvittää.
