La catalisi si riferisce al fenomeno chimico in cui un catalizzatore accelera o decelera una reazione chimica abbassando l'energia di attivazione e alterando il percorso della reazione. Il suo principio si basa sull'equazione di Arrhenius; il catalizzatore aumenta la velocità di reazione partecipando alla reazione, diminuendo l'energia di attivazione o modificando il fattore pre-esponenziale. Nello specifico, può essere classificata in catalisi omogenea, catalisi eterogenea, biocatalisi e autocatalisi. La catalisi acido-base è un tipo di reazione che utilizza acidi e basi come catalizzatori ed è divisa in forme omogenee ed eterogenee. Il primo include reazioni in fase liquida-come l'idratazione catalitica dell'etilene e dell'acido solforico in etanolo, mentre il secondo copre processi catalitici in fase-solida come il cracking del petrolio.
Nel campo della biocatalisi, la strategia della "scansione dei quattro-amminoacidi" viene utilizzata per migliorare l'efficienza catalitica degli enzimi. La teoria dell'orbitale molecolare di frontiera viene introdotta nella progettazione di catalizzatori a singolo-atomo per costruire catalizzatori di idrogenazione con elevata attività ed elevata stabilità. Nei materiali di fotocatalisi, è stata sviluppata una doppia eterogiunzione di tipo S-Bi7O9I3/Cd0.5Zn0.5S QDs/WO3-x per ottenere la completa degradazione del fenolo con risposta a spettro completo-. Le eterogiunzioni g-C3N4/BiOIO3 modificate con punti quantici di carbonio- mostrano miglioramenti significativi delle prestazioni nel campo della riduzione fotocatalitica del biossido di carbonio.
