Досліджено каталітичну реакцію розкладання розчинів Н2O2 зразками активного вугілля та його модифікованими формами при різних рН середовища. Проведено порівняльний аналіз одержаних експериментальних даних з результатами квантово-хімічних розрахунків електронних характеристик модельних нанокластерів та енергетичних параметрів реакції. Встановлено, що найнижче розраховане значення енергії активації (1,3 кДж/моль) відповідає найвищому значенню константи швидкості реакції і властиве азотовмісним вуглецевим матеріалам. Розраховані значення енергії хемосорбції корелюють з результатами досліджень стабільності каталітичної активності вуглецевих матеріалів у часі. З використанням запропонованої розрахункової моделі встановлено, що каталітична активність вуглецевих матеріалів визначається їх електронодонорною здатністю.

Досліджено вплив кристалічності та розміру наночастинок діоксиду церію, вихідних і нанесених на кремнезем А-300, на їх каталітичні властивості у реакції розкладання пероксиду водню у порівняні з активністю ферменту каталази. За даними кінетики розкладання розчину пероксиду водню дослідженими матеріалами розраховано константи аффінності. Виявлено, що із зниженням ступеня дисперсності діоксиду церію його каталітичні властивості у перерахунку на 100 %, вміст діоксиду церію послаблюються. Для зразків кремнезему та нанесених каталізаторів 2 %CeO2/A-300, 5 %CeO2/A-300 активність має екстремальний характер з максимумом за pH 10,0 - 10,5, у цьому випадку каталітична здатність каталази та зразка CeO2мікро є низькою та практично не залежить від pH.

Оптимізовано методику дослідження каталітичної активності нанорозмірних вуглецевих матеріалів в реакції розкладання H₂O₂, яка базується на вимірюванні мікрооб'ємів кисню, що виділяється за їх дії на розчин H₂O₂. Вперше застосовано формальну кінетику ферментативних реакцій (визначення констант Міхаеліса) для порівняння каталітичної здатності нанопоруватих і нанорозмірних вуглецевих матеріалів з активністю каталази. Визначено оптимальні умови проведення каталітичної реакції розкладання H₂O₂ у присутності вуглецевих матеріалів і залежність їх каталазоподібної активності від зміни умов проведення реакції. Встановлено залежність каталітичної (каталазоподібної) активності вуглецевих матеріалів від їх структурних характеристик і кількісно оцінено вплив на неї дифузійної та хімічної складових у перебігу процесу розкладання H₂O₂. Для цього вперше використано т. з. осциляційну теорію та теорію Тіле-Зельдовича з метою визначення ефективного коефіцієнта дифузії H₂O₂ до активних центрів каталізатора. Знайдено відповідність одержаних експериментальних даних і результатів квантово-хімічної оцінки енергетичних параметрів реакції розкладання H₂O₂ модельними вуглецевими нанокластерами.

Досліджено ліпазоподібні властивості нанопоруватих вуглецевих матеріалів (активоване вугілля типу СКН та КАУ і їх окиснені форми) в порівнянні із активністю нативного та адсорбційно іммобілізованого ферменту ліпаза в модельній реакції каталітичного гідролізу n-нітрофенілпальмітату за pH 6,0 - 8,0. Знайдено, що окиснені форми вугілля СКНок та КАУок виявляють власну каталітичну активність, яка складає відповідно 25 та 12 % від активності нативного ферменту. Ліпаза Candida rugose, фізично іммобілізована на поверхні нанопоруватих вуглецевих матеріалів, зберігає 30 - 50 % активності. Як допування вуглецевої поверхні гетероатомами, так і структурні характеристики носія впливають на активність іммобілізованого ензиму.

Висвітлено сучасний стан досліджень щодо каталізу вуглецевими нанотрубками (ВНТ) та їх модифікованими формами. Описано методи підвищення каталітичної здатності ВНТ та використання їх як каталізаторів хімічних реакцій. Проаналізовано зв'язок каталітичної активності ВНТ з їх структурними характеристиками та особливостями хімії поверхні. Наведено приклади застосування ВНТ у каталітичних процесах органічного синтезу, очищення стічних вод та атмосферних викидів.