A katalízis technológia a modern vegyipar, az energiaátalakítás és a környezetvédelmi irányítás központi pilléreként szolgál. A katalizátorok funkcionális magjaként az aktív helyek azok a mikrohelyek, ahol az összes katalitikus reakció végbemegy, közvetlenül szabályozva a katalizátor aktivitását, szelektivitását és stabilitását. Az ömlesztett hordozó és a katalizátor váza alig vesz részt a kémiai reakciókban; elsősorban az aktív komponenseket támogatják, diszpergálják a fémrészecskéket és elősegítik a tömegátadást. Csak a felületen vagy a póruscsatornák belsejében lévő meghatározott mikrorégiók képesek aktiválni a reagenseket és rekonstruálni a kémiai kötéseket, és ezeket a kritikus régiókat aktív helyként definiálják.
Az aktív helyek az egyetlen funkcionális zónák, amelyek katalitikus reakciókat hajtanak végre. Egyedülálló felületi szerkezetük és elektronállapotuk csökkenti a kémiai reakciók aktiválási energiáját, lehetővé téve a nehezen-indító-reakciók végbemenetelét enyhe működési körülmények között. A katalitikus ciklus folyamatosan ismétlődik: először is, az aktív helyek adszorbeálják a reaktáns molekulákat és gyengítik a belső kémiai kötéseket; majd megszakítják a régi kötelékeket, és újakat alakítanak ki, hogy céltermékeket hozzanak létre; végül a termékek deszorbeálódnak a helyekről, visszaállítva az aktív helyek eredeti szerkezetét a következő reakcióciklusokhoz.
A különböző katalizátorok eltérő aktív helyekkel rendelkeznek. A fémes katalizátorok esetében az aktív helyek többnyire fémrészecskék él- és sarokatomjai, amelyeket széles körben alkalmaznak a hidrogénezési és reformálási reakciókban. A szilárd savas katalizátorok, mint például a molekulaszita, savas helyekre támaszkodnak a nehéz olajok feltöréséhez és a szénhidrogének izomerizálásához. Az oxid- és szulfidkatalizátorok középpontjában a megüresedett hibahelyek és interfészek állnak, amelyeket általában füstgáz-kéntelenítésre és denitrifikációra használnak a környezetvédelemben.
A katalizátor teljesítményét teljes mértékben az aktív helyek állapota határozza meg. Az aktív helyek mennyisége szabályozza a reakció konverziós hatékonyságát, míg a hely erőssége szabályozza a szelektivitást a kijelölt céltermékek előállításához. Az ipari működés során a szénlerakódások lefedettsége, a szennyeződések mérgezése, a magas hőmérsékletű szinterezés és a szerkezeti károsodások deaktiválják az aktív helyeket, ami alapvetően a katalizátorok hanyatlásához és meghibásodásához vezet.
A jelenlegi katalizátor-kutatás és fejlesztés alapvető célja az aktív helyek mennyiségének, szerkezetének és mikrokörnyezetének tudományos előkészítési módszerekkel történő beállítása. Ez nagyobb aktivitású, kiváló szelektivitású és hosszabb élettartamú katalitikus anyagokat állít elő, amelyek nagy-hatékonyságú, környezetbarát- és költséghatékony ipari reakciókat valósítanak meg.