Kataliza se nanaša na kemični pojav, pri katerem katalizator pospeši ali upočasni kemično reakcijo z znižanjem aktivacijske energije in spremembo reakcijske poti. Njegovo načelo temelji na Arrheniusovi enačbi; katalizator poveča hitrost reakcije s sodelovanjem v reakciji, znižanjem aktivacijske energije ali spreminjanjem pred-eksponentnega faktorja. Natančneje, lahko ga razvrstimo v homogeno katalizo, heterogeno katalizo, biokatalizo in avtokatalizo. Kislinsko-bazna kataliza je vrsta reakcije, ki uporablja kisline in baze kot katalizatorje in jo delimo na homogene in heterogene oblike. Prva vključuje reakcije v tekoči-fazi, kot je katalitsko hidriranje etilena in žveplove kisline v etanol, medtem ko druga zajema katalitske postopke v trdni-fazi, kot je krekiranje nafte.
Na področju biokatalize se za izboljšanje katalitične učinkovitosti encimov uporablja strategija »skeniranja štirih-amino kislin«. Teorija mejne molekularne orbite je uvedena v zasnovo eno-atomskih katalizatorjev za izdelavo katalizatorjev hidrogeniranja z visoko aktivnostjo in visoko stabilnostjo. V materialih za fotokatalizo je bila razvita dvojna heterospojnica tipa S-Bi7O9I3/Cd0.5Zn0.5S QDs/WO3-x, da se doseže popolna razgradnja fenola pri odzivu celotnega-spektra. Heterospojnice g-C3N4/BiOIO3,-modificirane s kvantnimi pikami ogljika, kažejo pomembne izboljšave delovanja na področju fotokatalitske redukcije ogljikovega dioksida.
