Kataliza se odnosi na kemijski fenomen gdje katalizator ubrzava ili usporava kemijsku reakciju snižavanjem energije aktivacije i mijenjanjem putanje reakcije. Njegov princip temelji se na Arrheniusovoj jednadžbi; katalizator povećava brzinu reakcije sudjelovanjem u reakciji, snižavanjem energije aktivacije ili promjenom pre-eksponencijalnog faktora. Konkretno, može se klasificirati u homogenu katalizu, heterogenu katalizu, biokatalizu i autokatalizu. Kiselo{4}}bazna kataliza je vrsta reakcije koja koristi kiseline i baze kao katalizatore, a dijeli se na homogene i heterogene oblike. Prvi uključuje reakcije tekuće-faze kao što je katalitička hidratacija etilena i sumporne kiseline u etanol, dok drugi pokriva katalitičke procese-krute faze kao što je krekiranje nafte.
U području biokatalize, strategija "skeniranja četiri-aminokiseline" koristi se za poboljšanje katalitičke učinkovitosti enzima. Teorija granične molekularne orbitale uvedena je u dizajn jedno-atomskih katalizatora za konstruiranje katalizatora hidrogenacije s visokom aktivnošću i visokom stabilnošću. U materijalima za fotokatalizu razvijen je dvostruki heterospoj tipa S-Bi7O9I3/Cd0.5Zn0.5S QDs/WO3-x kako bi se postigla potpuna razgradnja fenola pod odgovorom punog-spektra. Heterospojnice g-C3N4/BiOIO3-modificirane kvantnom točkom ugljika pokazuju značajna poboljšanja performansi u polju fotokatalitičke redukcije ugljičnog dioksida.
