Katalyse verwijst naar het chemische fenomeen waarbij een katalysator een chemische reactie versnelt of vertraagt door de activeringsenergie te verlagen en het reactiepad te veranderen. Het principe is gebaseerd op de Arrhenius-vergelijking; de katalysator verhoogt de reactiesnelheid door deel te nemen aan de reactie, de activeringsenergie te verlagen of de pre-exponentiële factor te veranderen. Concreet kan het worden geclassificeerd in homogene katalyse, heterogene katalyse, biokatalyse en autokatalyse. Zure-basekatalyse is een reactietype waarbij zuren en basen als katalysatoren worden gebruikt, en is onderverdeeld in homogene en heterogene vormen. De eerstgenoemde omvat reacties in de vloeibare-fase zoals de katalytische hydratatie van ethyleen en zwavelzuur tot ethanol, terwijl de laatste betrekking heeft op katalytische processen in de vaste-fase, zoals het kraken van aardolie.
Op het gebied van biokatalyse wordt de strategie van "scannen van vier- aminozuren" gebruikt om de katalytische efficiëntie van enzymen te verbeteren. De grensoverschrijdende moleculaire orbitaaltheorie wordt geïntroduceerd in het ontwerp van katalysatoren met één-atoom om hydrogeneringskatalysatoren te construeren met zowel hoge activiteit als hoge stabiliteit. In fotokatalysematerialen is een dubbele S-type heterojunctie Bi7O9I3/Cd0.5Zn0.5S QDs/WO3-x ontwikkeld om volledige afbraak van fenol te bereiken onder volledige-spectrumrespons. Met koolstof-quantumdot-gemodificeerde g-C3N4/BiOIO3-heterojuncties vertonen aanzienlijke prestatieverbeteringen op het gebied van fotokatalytische reductie van kooldioxide.
