Kataliza odnosi się do zjawiska chemicznego, w którym katalizator przyspiesza lub spowalnia reakcję chemiczną poprzez obniżenie energii aktywacji i zmianę ścieżki reakcji. Jego zasada opiera się na równaniu Arrheniusa; katalizator zwiększa szybkość reakcji, uczestnicząc w reakcji, obniżając energię aktywacji lub zmieniając współczynnik przed-wykładniczy. W szczególności można ją podzielić na katalizę jednorodną, katalizę heterogeniczną, biokatalizę i autokatalizę. Kataliza kwasowo--zasadowa to rodzaj reakcji wykorzystującej kwasy i zasady jako katalizatory. Dzieli się ją na formy jednorodne i heterogeniczne. Pierwsza obejmuje reakcje w fazie ciekłej, takie jak katalityczne uwodnienie etylenu i kwasu siarkowego do etanolu, natomiast druga obejmuje procesy katalityczne w fazie stałej, takie jak kraking ropy naftowej.
W dziedzinie biokatalizy stosuje się strategię „skanowania czterech-aminokwasów” w celu poprawy wydajności katalitycznej enzymów. Do projektowania katalizatorów jednoatomowych wprowadza się granicę teorii orbitali molekularnych, aby konstruować katalizatory uwodornienia charakteryzujące się zarówno wysoką aktywnością, jak i wysoką stabilnością. W materiałach fotokatalitycznych opracowano podwójne heterozłącze typu S-Bi7O9I3/Cd0.5Zn0.5S QDs/WO3-x, aby osiągnąć całkowitą degradację fenolu w pełnym-zakresie widma. Heterozłącza g-C3N4/BiOIO3 modyfikowane kropką kwantową węgla- wykazują znaczną poprawę wydajności w dziedzinie fotokatalitycznej redukcji dwutlenku węgla.
