Heterogene Katalysatoren, auch Heterogenkatalysatoren genannt, werden bei Reaktionen mit unterschiedlichen Phasen eingesetzt, d. h. die Reaktanten und die Katalysatoren befinden sich in unterschiedlichen Zuständen. Beispielsweise kann bei der Herstellung von Margarine festes Nickel (der Katalysator) ungesättigtes Pflanzenöl und Wasserstoff in gesättigtes Fett umwandeln. Festes Nickel ist ein heterogener Katalysator und die von ihm katalysierten Reaktanten sind flüssig (Pflanzenöl) und gasförmig (Wasserstoff). Eine einfache heterogene katalytische Reaktion beinhaltet die Adsorption von Reaktanten (oder Substraten) auf der Katalysatoroberfläche, das Aufbrechen von Bindungen innerhalb der Reaktanten, was zur Bildung neuer Bindungen führt, und die Ablösung von Produkten von den Reaktionsstellen aufgrund der schwachen Bindungen zwischen den Produkten und dem Katalysator. Für die Adsorption und Reaktion sind viele unterschiedliche Strukturen von Katalysatoroberflächen bekannt.
Biokatalysatoren sind organische Verbindungen (hauptsächlich Proteine, aber eine kleine Menge RNA hat auch biokatalytische Funktion), die von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen produziert werden und früher als Enzyme bekannt waren. Auch die enzymatische Katalyse weist Selektivität auf. Zum Beispiel Stärke. Enzyme katalysieren die Hydrolyse von Stärke zu Dextrin und Maltose, und Proteasen katalysieren die Hydrolyse von Proteinen zu Peptiden usw. Lebende Organismen nutzen Enzyme, um chemische Reaktionen in ihrem Körper zu beschleunigen. Ohne Enzyme würden viele chemische Reaktionen sehr langsam ablaufen, was die Erhaltung des Lebens erschweren würde. Enzyme funktionieren optimal bei etwa 37 Grad (menschliche Körpertemperatur). Wenn die Temperatur 50 oder 60 Grad überschreitet, werden Enzyme zerstört und verlieren ihre Funktion. Daher sind biologische Waschmittel, die mithilfe von Enzymen Flecken auf der Kleidung auflösen, bei niedrigen Temperaturen am wirksamsten. Enzyme finden bedeutende Anwendungen in der Physiologie, Medizin, Landwirtschaft und Industrie. Derzeit findet der Einsatz von Enzympräparaten immer größere Verbreitung.
