催化劑的組成
工業催化劑通常不是單一的物質，而是由多種物質組成。絕大多數工業催化劑有三類可以區分的組分，即活性組分、載體、助催化劑。
活性組分是催化劑的主要成分，有時由一種物質組成，如乙烯氧化制環氧乙烷使用的銀催化劑，活性組分變是單一物質---銀;  有時則由多種物質組成，如丙烯氨氧化制丙烯腈使用的鉬-鉍催化劑，活性組分由氧化鉬和氧化鉍兩種物質組合而成。在尋找和種反應所需的催化劑時，活性組分的選擇是首要步驟。目前，就催化科學的發展水平來說，雖然有一些理論知識可用選擇性組分的參考，但確切地說仍然是經驗的。歷史上為了方便曾將活性組分按導電性的不同加以分類，主要是為方便，并沒有肯定導電性與催化之間在著任何的關聯。然而，二者都與材料原子的電子結構有關。在金屬、半導體和絕緣體三類活性組分中，分析每一類的催化活性模型，都有一種以上的理論和實驗背景材料。

載體
載體是催化活性組分的分散劑、黏合物或支撐體，是負載活性組分的骨架。將活性組分、助催化劑組分負載于載體上所制得的催化劑，稱為負載型催化劑。
載體的種類很多，可以是天然的，也可以是人工合成的。為了使用上的方便，可將載體劃分為低比表面積和高比表面積兩大類。低比表面積載體，有的是由單個小顆粒組成的，也有的是平均孔徑大于2000nm的粗孔物質，還有一些比表面積特別低的，如剛玉，碳化硅等是無孔的，這類載體對負載的活性組分的活性影響不大，熱穩定性高，常用于高溫反應和強放熱反應。高比表面積載體，其比表面積在100m2/g以上而孔徑小于1000者，為許多工業催化過程所需要。因為多相催化反應是在界面上進行的，且經常是催化劑的活性隨比表面積的增大而增加，為了獲得較高的活性，往往將活性組分負載于大比表央積的載體上。
載體不僅關系到催化劑的活性，選擇性，還關系到它們的熱穩定性和機械強度，關系到催化過程的傳遞特性，故在篩選和制造優良的工業催化劑時，需要弄清載體的物理性質及其功能。

助催化劑
  助催化劑是加入到催化劑中的少量物質，是催化劑的輔助成分，其本身沒有活性或者活性很小，但把它加入到催化劑中后，可以改變催化劑的化學組成、化學結構、離子價態、酸堿性、晶格結構、表面構造、孔結構、分散狀態、機械強度等，從而提高催化劑的活性、選擇性、穩定性和壽命。助催化劑的功效往往很大，同一種活性組分加入不同的添加物，其效應不同，而且助催化劑的含量效應常比載體的含量效應敏感很多。
   助催化劑可以元素狀態加入，也可以化合狀態加入。有時加入量咱，有時則加入多種，幾種助催化劑之間可以發生交互作用，所以助催化劑的作用問題是比較復雜的。助催化劑的選擇和研究是催化領域中十分重要的問題。助催化劑按作用機理不同一般區分為結構型和電子型兩類。結構型助催化劑的作用主要是提高活性組分的分散和性和熱穩定性。通過加入這種助催化劑，使活性組分的細小姐晶粒間隔開來，不易燒結；也可以與活性組分生成高熔點的化合物或固熔體達到熱穩定。也可提高活性。助催化劑除促進活性組分的功能以外，也可以促進載體功能。最明顯的一例是控制載體的熱穩定性。

均相催化劑的特征
  均相催化是指催化劑與反應介質不可區分，與介質中的其他組分形成均勻物相的催化反應體系。均相催化常用于液相反應。在發生催化反應的物料中，不論是反應原料還是催化劑，它們都溶于反應介質中，且是以獨立的分子形態而分散的。正因為均相催化體系中的催化活性中心是以獨立自由的分子形態存在的，所以易于以現代的譜儀手段，如NMR、IR等分析手段來表征。借此可以獲得原位(in situ)反應過程中的信息，可信度較高，可用以對反應機理做出比較確切的描述。
催化基元反應步驟
  特別是在以過渡金屬絡合物為活性中心的均相催化反應中，催化活性的中間絡合物能夠分離出晶體，用X射線分析，可對活性中心周圍的環境與反應機理的徹底研究，可以認定均相絡合催化的基元反應步驟都是在以金屬為中心的配體球上進行的，反應過程構成了一個催化循環。催化劑的性能，易于通過配體球上進行的，反應過程構成了一個催化循環。催化劑的性能，易于通過配體的調變得以修飾和改善。故均相催化相對于多相催化來說，具有一些自身的優點：反應性能單一，具有特定的選擇性；反應條件溫和，有利于節能；因其作用機理較清楚明晰，易于精心設計調配研究和把握。
甲醇羰化合成乙酸
   該合成反應是20世紀70年代由Monsanto公司推向工業化的，是均相絡合催化的又一大成就，體現了均相催化的發展。催化劑 Rh絡合物，羰化過程可在1atm和150℃的溫和條件下進行，但為了有利于工業生產，通常采用1.5Mpa和175℃的反應條件。反應的選擇性以甲醇計高于99%，是典型的“原子經濟性”反應，參與反應的每個原子都變成了產物，實現副產品為零的排放，是當前研究追求的綠色化工過程。該絡合物催化反應另一個重要意義是原料路線的非石油化。過程開發成功時，正值全球第一次石油危機，原油價格依賴于石油，應該向多元化方向發展。甲醇和CO既可來自于煤，也可來自于天然氣，故Monsanto公司的這一發明，在當時取得了轟動效應。但該催化反應也有兩個缺點;一是采用價格昂貴而資源短缺的Rh催化劑；二是要用含碘的水相介質，會造成設備腐蝕。

反應物分子的化學吸附
   當反應物分子通過擴散到達催化劑活性表面附近時，它們可能進行化學吸附，與活性表面相互作用產生新的化學物種。根據反應機理，與其他反應物分子作用，遵循一條能量最有利的途徑轉化。催化中的吸附總是化學吸附。化學吸附本身是一個復雜的過程，分兩步進行，即物理吸附和化學吸附。物理吸附是借助分子間力，吸附力弱，吸附熱小，且是可逆的，無選擇性，分子量越大越容易發生。化學吸附與一般的相似，是借助于化學鍵力，遵從化學熱力學和化學動力學鍵力，具有選擇性特征，吸附熱大（40～800KJ/mol）,一般是不可逆的，尤其是飽和烴分子的解離吸附。吸附的發生需要活化能。化學吸附是反應分子活化的關鍵一步。化學吸附為單分子層吸附，具有飽和性。
  發生化學吸附的原因，是由于位于固體表面的原子具有自由價，這些原子的配位數小于固體內原子的配位數，使得每個表面原子受到一種內向的凈作用力，將擴散到其附近的氣體分子吸附形成化學鍵。化學吸附鍵合的現代模型，包括幾何和電子的效應兩方面，氣體分子基于這兩種效應尋求與表面適合的幾何對稱性和電子軌道，以進行化學吸附。對這些特性的了解對于催化劑的調制和改善是十分重要的。
表面反應
化學吸附的表面物種是在二維的吸附層中并非靜止不動的，只要溫度足夠高，它們就成為化學活性物種，在固體表面遷移，隨之進行化學反應。
產物的脫附
    脫附是吸附的逆過程，因此，遵循與吸附相同的規律。吸附的反應物和產物都有可能脫附。