Historie
Udtrykket katalyse (af græsk kata-, “ned”, og lyein, “løsne”) blev første gang brugt af den store svenske kemiker Jöns Jacob Berzelius i 1835 til at sammenholde en gruppe observationer foretaget af andre kemikere i slutningen af 1700-tallet og begyndelsen af 1800-tallet. Disse omfattede den øgede omdannelse af stivelse til sukker ved hjælp af syrer, som først blev observeret af Gottlieb Sigismund Constantin Kirchhoff; Sir Humphry Davys observationer af, at platin fremskynder forbrændingen af en række gasser; opdagelsen af hydrogenperoxids stabilitet i syreopløsning, men dets nedbrydning i nærværelse af alkali og metaller som mangan, sølv, platin og guld; og observationen af, at oxidationen af alkohol til eddikesyre sker i nærværelse af fint fordelt platin. De midler, der fremmer disse forskellige reaktioner, blev kaldt katalysatorer, og Berzelius postulerede en særlig ukendt katalytisk kraft, som skulle virke i sådanne processer.
I 1834 havde den engelske videnskabsmand Michael Faraday undersøgt en platinplades evne til at gennemføre rekombinationen af gasformig brint og ilt (produkterne fra elektrolyse af vand) og forsinkelsen af denne rekombination ved tilstedeværelsen af andre gasser, såsom ethylen og carbonmonoxid. Faraday hævdede, at afgørende for aktiviteten var en perfekt ren metaloverflade (hvor de forsinkende gasser kunne konkurrere med de reagerende gasser og dermed undertrykke aktiviteten), et begreb, som senere skulle vise sig at være generelt vigtigt i katalyse.
Mange af de primitive tekniske kunstarter involverede ubevidste anvendelser af katalyse. Gæring af vin til eddikesyre og fremstilling af sæbe af fedtstoffer og alkalier var velkendte i menneskets tidlige historie. Svovlsyre fremstillet ved at brænde blandinger af svovl og nitre (natriumnitrat) var en tidlig forløber for svovlsyrefremstillingsprocessen i blykammeret, hvor svovldioxidoxidationen blev fremskyndet ved tilsætning af nitrogenoxider. (En mekanisme for sidstnævnte proces blev foreslået af Sir Humphry Davy i 1812 på grundlag af eksperimenter udført af andre.)
I 1850 blev begrebet reaktionshastighed udviklet under studier af hydrolyse, eller inversion, af rørsukker. Udtrykket inversion henviser til den rotationsændring, som monokromatisk lys undergår, når det passerer gennem reaktionssystemet, en parameter, der let kan måles, hvilket gør det lettere at studere reaktionen. Det blev konstateret, at inverteringshastigheden på et hvilket som helst tidspunkt var proportional med mængden af rørsukker under omdannelse, og at hastigheden blev fremskyndet af tilstedeværelsen af syrer. (Senere blev det vist, at inverteringshastigheden var direkte proportional med syrens styrke). Dette arbejde var til dels forløberen for senere undersøgelser af reaktionshastighed og den accelererende indflydelse af højere temperatur på denne hastighed af J.H. van ‘t Hoff, Svante Arrhenius og Wilhelm Ostwald, som alle spillede en ledende rolle i den udviklende videnskab om fysisk kemi. Ostwalds arbejde med reaktionshastigheder fik ham i 1890’erne til at definere katalysatorer som stoffer, der ændrer hastigheden af en given kemisk reaktion uden ændring af reaktionens energifaktorer.
Dette udsagn af Ostwald var et mindeværdigt fremskridt, da det indebar, at katalysatorer ikke ændrer ligevægtspositionen i en reaktion. I 1877 havde Georges Lemoine vist, at nedbrydningen af hydriodsyre til hydrogen og jod nåede det samme ligevægtspunkt ved 350 °C (660 °F), 19 procent, uanset om reaktionen blev udført hurtigt i tilstedeværelse af platinsvamp eller langsomt i gasfasen. Denne observation har en vigtig konsekvens: en katalysator for den fremadrettede proces i en reaktion er også en katalysator for den omvendte reaktion. P.E.M. Berthelot, den fremtrædende franske kemiker, bekræftede denne observation i 1879 med flydende systemer, da han fandt, at reaktionen mellem organiske syrer og alkoholer, kaldet esterificering, katalyseres af tilstedeværelsen af små mængder af en stærk uorganisk syre, ligesom den omvendte proces, hydrolysen af estere (reaktionen mellem en ester og vand).
Den bevidste anvendelse af katalysatorer i industrielle processer blev iværksat i det 19. århundrede. P. Phillips, en engelsk kemiker, tog patent på brugen af platin til at oxidere svovldioxid til svovltrioxid med luft. Hans proces blev anvendt i en periode, men blev opgivet på grund af tab af aktivitet fra platinkatalysatoren. Man fandt senere ud af, at det var giftstoffer i reaktanterne, og processen blev en teknisk succes i begyndelsen af det 20. århundrede. I 1871 blev der udviklet en industriel proces til oxidation af saltsyre til klor i tilstedeværelse af kobbersalte imprægneret i lerklinker. Det opnåede klor blev anvendt til fremstilling af blegningspulver (et tørt stof, der frigiver klor ved behandling med syre) ved reaktion med kalk. Også ved denne reaktion blev det observeret, at der blev opnået den samme ligevægt i begge retninger. Endvidere blev det konstateret, at jo lavere temperaturen var, jo større var ligevægtsindholdet af klor; en arbejdstemperatur på 450 °C (840 °F) producerede den største mængde klor på en passende tid.
Ved slutningen af det 19. århundrede blev den fremtrædende franske kemiker Paul Sabatiers klassiske undersøgelser af brints vekselvirkning med en lang række organiske forbindelser udført under anvendelse af forskellige metalkatalysatorer; denne forskning førte til udviklingen af et tysk patent for hydrogenering af flydende umættede fedtstoffer til faste mættede fedtstoffer med nikkelkatalysatorer. Udviklingen af tre vigtige tyske katalytiske processer havde stor betydning for industrien i slutningen af det 19. århundrede og i de første årtier af det 20. århundrede. Den ene var den såkaldte kontaktproces til katalytisk fremstilling af svovlsyre fra svovldioxid fra smelteprocesser. En anden var den katalytiske metode til syntetisk fremstilling af det værdifulde farvestof indigo. Den tredje var den katalytiske kombination af kvælstof og brint til fremstilling af ammoniak – Haber-Bosch-processen til kvælstoffiksering – udviklet af kemikerne Fritz Haber og Carl Bosch.