Katalyse bezeichnet die Beschleunigung chemischer Reaktionen durch Werkstoffe, die die Aktivierungsenergie senken, ohne selbst verbraucht zu werden. In der heterogenen Katalyse interagieren Reaktanten mit aktiven Zentren auf Feststoffoberflächen, deren Struktur, Defekte, Zusammensetzung und Porosität Aktivität und Selektivität bestimmen. In der Werkstoffwissenschaft ist Katalyse entscheidend für Energiespeicherung, Abgasreinigung, chemische Synthese und die Entwicklung funktionaler Oberflächen.