Сотрудники Лаборатории спектральных методов ведут исследования по двум основным направлениям: in situ исследования механизмов гетерогенных каталитических реакций и ex situ исследования различных носителей, катализаторов и сорбентов спектральными методами.

In situ исследования проводятся методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), спектроскопии рентгеновского поглощения (EXAFS и XANES) и ИК-спектроскопии (ИКС) в том числе с использованием методики модуляции поляризации инфракрасного излучения (PM IRRAS). Это позволяет не только изучать состояние катализатора, его химический состав и структуру, но и идентифицировать реакционные интермедиаты, образующиеся на поверхности катализатора в ходе изучаемой реакции. В ходе проведения in situ исследований по возможности проводится анализ газовой фазы методом ИКС или масс-спектрометрии, что позволяет определять активность катализаторов (конверсию реагентов) и селективность по основным продуктам изучаемой реакции.

Проводимые ex situ исследования позволяют получать информацию о химическом составе изучаемых твердых тел, их структуре, а также о типах и концентрации поверхностных функциональных групп (в том числе кислотно-основных). Для изучения химического состава поверхности и объема катализаторов используются методы РФЭС и XANES. Структурные характеристики определяются на основе анализа данных спектроскопии комбинационного рассеяния и EXAFS. Важно отметить, что в отличие от дифракционных методов, спектроскопия рентгеновского поглощения применима для изучения химического состава и структуры наночастиц, аморфных тел и растворов. Наличие функциональных групп и молекулярного строения газов, жидкостей и твердых тел определяется по данным ИК- спектроскопии. В ряде случаев для изучения примесных центров (катионов d-металлов) на поверхности и в объеме носителя – определения степени окисления, координационного числа и природы лигандов, определения ширины запрещенной зоны и охарактеризования дисперсности на основе квантово-размерного эффекта зависимости электронных свойств диэлектриков и полупроводников – применяется метод оптической электронной спектроскопии.

Значительная часть проводимых ex situ исследований методом ИК-спектроскопии посвящена детальному анализу кислотно-основных свойств поверхности. Для этого используются как традиционные, так и оригинальные методики, основанные на анализе данных ИК-спектроскопии адсорбированных молекул-зондов. Количественную информацию о концентрации и силе Льюисовских и Бренстедовских кислотных центров получают при изучении спектральных характеристик адсорбированных молекул-зондов, таких как СО, N₂, пиридин, аммиак и хинолин. Для тестирования концентрации и силы основных центров используется оригинальная методика, основанная на адсорбции дейтерохлороформа.

ИКС также используется для исследования электронного состояния и доступности нанесенного компонента катализаторов. Для этого применяют методики, основанные на изучении спектральных характеристик адсорбированных молекул, таких как СО, NO и СН₄, в зависимости от предварительных обработок катализатора в окислительных, восстановительных или близких к реализуемым в катализе условиях.