La catàlisi es refereix al fenomen químic en què un catalitzador accelera o desaccelera una reacció química reduint l'energia d'activació i alterant la via de la reacció. El seu principi es basa en l'equació d'Arrhenius; el catalitzador augmenta la velocitat de reacció participant en la reacció, reduint l'energia d'activació o canviant el factor pre-exponencial. Concretament, es pot classificar en catàlisi homogènia, catàlisi heterogènia, biocatàlisi i autocatàlisi. La catàlisi àcid-base és un tipus de reacció que utilitza àcids i bases com a catalitzadors, i es divideix en formes homogènies i heterogènies. El primer inclou reaccions en fase líquida-com la hidratació catalítica de l'etilè i l'àcid sulfúric a etanol, mentre que el segon cobreix processos catalítics en fase- sòlida com el craqueig del petroli.
En el camp de la biocatàlisi, s'utilitza l'estratègia d'"exploració de quatre-aminoàcids" per millorar l'eficiència catalítica de l'enzim. La teoria dels orbitals moleculars de frontera s'introdueix en el disseny de catalitzadors d'un sol -àtom per construir catalitzadors d'hidrogenació amb una gran activitat i una gran estabilitat. En els materials de fotocatàlisi, s'ha desenvolupat una heterounió doble tipus S-Bi7O9I3/Cd0.5Zn0.5S QDs/WO3-x per aconseguir la degradació completa del fenol sota una resposta d'-espectre complet. Les heterounions g-C3N4/BiOIO3 modificades amb punts quàntics de carboni-exhibeixen millores significatives de rendiment en el camp de la reducció fotocatalítica del diòxid de carboni.
