Katalīze attiecas uz ķīmisku parādību, kad katalizators paātrina vai palēnina ķīmisko reakciju, pazeminot aktivācijas enerģiju un mainot reakcijas ceļu. Tās princips ir balstīts uz Arrēnija vienādojumu; katalizators palielina reakcijas ātrumu, piedaloties reakcijā, pazeminot aktivācijas enerģiju vai mainot pre-preeksponenciālo faktoru. Konkrēti, to var iedalīt homogēnā katalīzē, neviendabīgā katalīzē, biokatalīzē un autokatalīzē. Skābes-bāzes katalīze ir reakcijas veids, kurā kā katalizatorus izmanto skābes un bāzes, un to iedala homogēnās un neviendabīgās formās. Pirmajā ietilpst šķidrās fāzes reakcijas, piemēram, etilēna un sērskābes katalītiskā hidratācija līdz etanolam, savukārt otrā attiecas uz cietās fāzes katalītiskajiem procesiem, piemēram, naftas krekinga procesu.
Biokatalīzes jomā enzīmu katalītiskās efektivitātes uzlabošanai tiek izmantota "četru -aminoskābju skenēšanas" stratēģija. Molekulārās orbitālās robežas teorija ir ieviesta viena -atoma katalizatoru projektēšanā, lai izveidotu hidrogenēšanas katalizatorus ar augstu aktivitāti un augstu stabilitāti. Fotokatalīzes materiālos ir izstrādāta dubultā S-tipa heterosavienojums Bi7O9I3/Cd0.5Zn0.5S QDs/WO3-x, lai panāktu pilnīgu fenola noārdīšanos pilna spektra reakcijas rezultātā. Oglekļa kvantu punktu{14}}modificētie g-C3N4/BiOIO3 heterosavienojumi uzrāda ievērojamus veiktspējas uzlabojumus oglekļa dioksīda fotokatalītiskās samazināšanas jomā.
