由于催化剂具有纳米尺度，催化过程中会表现出独特的催化效应。纳米尺度范围内微观结构与尺寸、形貌可调的晶粒，与其体相材料相比具有独特的电子结构、表面（界面）效应、优良的分散性与较大的比表面积，理论上作为催化剂可能具有优异的催化反应活性与选择性。

认识并发挥具有催化特性的纳米粒子优良性能，掌握纳米粒子微观结构、尺寸、形貌与所表现出的宏观催化性能间的关系，最终实现纳米催化剂的有效调控与应用突破是纳米催化领域的重要课题。纳米金（0～5纳米）对一氧化碳低温氧化具有很高的催化活性，而影响其催化活性的主要因素是纳米颗粒的大小。研究表明，催化剂所表现出的活性和选择性强烈依赖于其表面原子的排列方式和悬挂键的性质，以及纳米晶的组成、尺寸、形状、暴露晶面，在载体中的分散情况，表面缺陷等参数。单分散纳米晶可控合成方法与技术的发展，为实现对纳米晶与催化活性和选择性密切相关参数的调控提供了可能，从而为新型催化剂的合成、制备与筛选、催化活性与选择性的评价与调控、催化反应机理的研究等奠定了基础。

快速发展的表征技术（如球差校正电子显微镜、X射线吸收精细结构谱学等）使得直接观测纳米及团簇催化剂表面的原子结构与电子结构成了可能，为从分子水平上认识和理解金属纳米催化过程，实现合理设计纳米催化剂提供可能。同时，计算催化科学的发展也为纳米及团簇催化研究提供工具，计算催化的发展方向将实现从“解释催化机理”到“指导催化发展”转变。纳米科技与催化的结合，将有助于发挥出纳米材料独有的结构/形貌效应、量子尺寸效应、空间效应，达到有效调控纳米催化材料的电子能量分布、活性位点和空间限域特性，进而调控催化剂与反应分子间的电子传递，改变催化反应性能。