Katalisis mengacu pada fenomena kimia di mana katalis mempercepat atau memperlambat reaksi kimia dengan menurunkan energi aktivasi dan mengubah jalur reaksi. Prinsipnya didasarkan pada persamaan Arrhenius; katalis meningkatkan laju reaksi dengan berpartisipasi dalam reaksi, menurunkan energi aktivasi, atau mengubah faktor pra-eksponensial. Secara khusus, dapat diklasifikasikan menjadi katalisis homogen, katalisis heterogen, biokatalisis, dan autokatalisis. Katalisis asam-basa adalah jenis reaksi yang menggunakan asam dan basa sebagai katalis, dan terbagi menjadi bentuk homogen dan heterogen. Yang pertama mencakup reaksi fase-cair seperti hidrasi katalitik etilen dan asam sulfat menjadi etanol, sedangkan yang terakhir mencakup proses katalitik fase-padat seperti perengkahan minyak bumi.
Di bidang biokatalisis, strategi "empat{0}}pemindaian asam amino" digunakan untuk meningkatkan efisiensi katalitik enzim. Teori orbital molekul frontier diperkenalkan ke dalam desain katalis atom tunggal untuk membuat katalis hidrogenasi dengan aktivitas tinggi dan stabilitas tinggi. Dalam bahan fotokatalisis, heterojungsi ganda tipe S-Bi7O9I3/Cd0.5Zn0.5S QDs/WO3-x telah dikembangkan untuk mencapai degradasi fenol lengkap dalam respons spektrum{13}}penuh. Titik kuantum karbon-heterojungsi g-C3N4/BiOIO3 yang dimodifikasi menunjukkan peningkatan kinerja yang signifikan dalam bidang reduksi fotokatalitik karbon dioksida.
