Kataliz, bir katalizörün aktivasyon enerjisini düşürerek ve reaksiyon yolunu değiştirerek kimyasal reaksiyonu hızlandırdığı veya yavaşlattığı kimyasal olayı ifade eder. Prensibi Arrhenius denklemine dayanmaktadır; katalizör reaksiyona katılarak, aktivasyon enerjisini düşürerek veya ön-üstel faktörü değiştirerek reaksiyon hızını artırır. Spesifik olarak homojen kataliz, heterojen kataliz, biyokataliz ve otokataliz olarak sınıflandırılabilir. Asit-baz katalizi, asitlerin ve bazların katalizör olarak kullanıldığı bir reaksiyon türüdür ve homojen ve heterojen formlara ayrılır. İlki, etilen ve sülfürik asidin etanole katalitik hidrasyonu gibi sıvı-faz reaksiyonlarını içerirken, ikincisi, petrolün parçalanması gibi katı-fazlı katalitik işlemleri kapsar.
Biyokataliz alanında, enzim katalitik verimliliğini artırmak için "dört-amino asit taraması" stratejisi kullanılır. Sınır moleküler yörünge teorisi, hem yüksek aktiviteye hem de yüksek stabiliteye sahip hidrojenasyon katalizörleri oluşturmak için tek-atomlu katalizörlerin tasarımına dahil edilir. Fotokataliz malzemelerinde, tam-spektrum tepkisi altında fenolün tamamen bozunmasını sağlamak için çift S-tipi bir heteroeklem Bi7O9I3/Cd0.5Zn0.5S QDs/WO3-x geliştirilmiştir. Karbon kuantum nokta-modifiye edilmiş g-C3N4/BiOIO3 heteroeklemleri, karbondioksit fotokatalitik indirgeme alanında önemli performans iyileştirmeleri sergiler.
