The status of surface species on solid catalysts during heterogeneous catalysis is often mysterious. Investigations of these surface species are crucial to deconvolute the reaction network and design more efficient catalysts. Vibrational spectroscopy is a powerful technique to study the interactions between surface species and the catalysts and infrared (IR) and Raman spectroscopies have been widely applied to study reaction mechanisms in heterogeneous catalysis. However, IR/Raman spectra are difficult to model computationally and important vibrational modes may be IR-, Raman- (or both) inactive due to restrictions by optical selection rules. Inelastic neutron scattering (INS) is another form of vibrational spectroscopy and relies on the scattering of neutrons by the atomic nucleus. A consequence of this is that INS is not subject to any optical selection rules and all vibrations are measurable in principle. INS spectroscopy has been used to investigate surface species on catalysts in a wide range of heterogeneous catalytic reactions. In this mini-review, we focus on applications of INS in two important fields: petrochemical reactions and C1 chemistry. We introduce the basic principles of the INS technique, followed by a discussion of its application in investigating two key catalytic systems: (i) the behaviour of hydrocarbons on metal-oxide and zeolite catalysts and (ii) the formation of hydrocarbonaceous species on methane reforming and Fischer–Tropsch catalysts. The power of INS in studying these important catalytic systems is demonstrated.

在多相催化过程中，固体催化剂上表面物质的状态通常是个谜。对这些表面物种的研究对于使反应网络反卷积和设计更有效的催化剂至关重要。振动光谱法是研究表面物质与催化剂之间相互作用的一项强大技术，红外光谱和拉曼光谱法已被广泛用于研究非均相催化反应的机理。但是，IR /拉曼光谱很难进行计算建模，由于光学选择规则的限制，重要的振动模式可能处于非红外，拉曼（或两者）状态。非弹性中子散射（INS）是振动光谱的另一种形式，它依赖于原子核对中子的散射。这样的结果是，INS不受任何光学选择规则的约束，并且原则上可以测量所有振动。INS光谱已被用于研究各种非均相催化反应中催化剂表面的物种。在此小型审查中，我们重点介绍INS在两个重要领域中的应用：石化反应和C1化学。我们介绍INS技术的基本原理，然后讨论其在研究两个关键催化系统中的应用：（i）烃在金属氧化物和沸石催化剂上的行为，以及（ii）甲烷重整时形成烃类费-托催化剂。证明了INS在研究这些重要催化系统中的作用。INS光谱已被用于研究各种非均相催化反应中催化剂表面的物种。在此小型审查中，我们重点介绍INS在两个重要领域中的应用：石化反应和C1化学。我们介绍INS技术的基本原理，然后讨论其在研究两个关键催化系统中的应用：（i）烃在金属氧化物和沸石催化剂上的行为，以及（ii）甲烷重整时形成烃类费-托催化剂。证明了INS在研究这些重要催化系统中的作用。INS光谱已被用于研究各种非均相催化反应中催化剂表面的物种。在此小型审查中，我们重点介绍INS在两个重要领域中的应用：石化反应和C1化学。我们介绍INS技术的基本原理，然后讨论其在研究两个关键催化系统中的应用：（i）烃在金属氧化物和沸石催化剂上的行为，以及（ii）甲烷重整时形成烃类费-托催化剂。证明了INS在研究这些重要催化系统中的作用。石油化学反应和C1化学。我们介绍INS技术的基本原理，然后讨论其在研究两个关键催化系统中的应用：（i）烃在金属氧化物和沸石催化剂上的行为，以及（ii）甲烷重整时形成烃类费-托催化剂。证明了INS在研究这些重要催化系统中的作用。石油化学反应和C1化学。我们介绍INS技术的基本原理，然后讨论其在研究两个关键催化系统中的应用：（i）烃在金属氧化物和沸石催化剂上的行为，以及（ii）甲烷重整时形成烃类费-托催化剂。证明了INS在研究这些重要催化系统中的作用。