Katalýza se týká chemického jevu, kdy katalyzátor urychluje nebo zpomaluje chemickou reakci snížením aktivační energie a změnou reakční dráhy. Jeho princip je založen na Arrheniově rovnici; katalyzátor zvyšuje rychlost reakce tím, že se účastní reakce, snižuje aktivační energii nebo mění preexponenciální faktor. Konkrétně ji lze rozdělit na homogenní katalýzu, heterogenní katalýzu, biokatalýzu a autokatalýzu. Acid-bazická katalýza je reakční typ využívající kyseliny a zásady jako katalyzátory a dělí se na homogenní a heterogenní formy. První zahrnuje reakce v kapalné -fázi, jako je katalytická hydratace etylenu a kyseliny sírové na ethanol, zatímco druhá zahrnuje katalytické procesy v pevné -fázi, jako je krakování ropy.
V oblasti biokatalýzy se ke zlepšení katalytické účinnosti enzymů používá strategie „skenování čtyř-aminokyselin“. Teorie hraničních molekulových orbitalů je zavedena do návrhu jednoatomových katalyzátorů za účelem konstrukce hydrogenačních katalyzátorů s vysokou aktivitou a vysokou stabilitou. Ve fotokatalytických materiálech byla vyvinuta dvojitá heteropřechodka typu S- Bi7O9I3/Cd0.5Zn0.5S QDs/WO3-x, aby bylo dosaženo úplné degradace fenolu při plném-spektru odezvy. Heteropřechody g-C3N4/BiOIO3 modifikované uhlíkovou kvantovou tečkou- vykazují významné zlepšení výkonu v oblasti fotokatalytické redukce oxidu uhličitého.
