Chemical catalysisbenefits bijzonder van nanodeeltjes, vanwege de extreem groot oppervlak volume verhouding. De toepassingsmogelijkheden van nanodeeltjes in de katalyse varieert brandstofcel katalysatoren en fotokatalytische apparaten. Katalyse is ook belangrijk voor de productie van chemicaliën.
Een sterke invloed van nanochemie op afvalwaterzuivering, luchtzuivering en energie-opslag apparaten is te verwachten. Mechanische of chemische werkwijzen worden gebruikt voor een effectieve filtratietechnieken.
Een klasse van filtertechnieken is gebaseerd op het gebruik van membranen met geschikte afmetingen geheel, waarbij de vloeistof door het membraan geperst. Nanoporeuze membranen zijn geschikt voor mechanische filtering met extreem kleine poriën kleiner dan 10 nm ("nanofiltratie") en kan bestaan uit nanobuisjes. Nanofiltratie wordt voornamelijk gebruikt voor de verwijdering van ionen of scheiding van verschillende vloeistoffen.
Op een grotere schaal, wordt de membraanfiltratie techniek genaamd ultrafiltratie, die naar beneden werkt om tussen 10 en 100 nm
De meest geavanceerde nanotechnologie projecten op het gebied van energie zijn:. Opslag, conversie, productie verbeteringen door het verminderen van materialen en processen tarieven, energiebesparing (door een betere thermische isolatie bijvoorbeeld), en verbeterde hernieuwbare energiebronnen.
Een vermindering van het energieverbruik kan worden bereikbaar met betere isolatie systemen door het gebruik van meer efficiënte verlichting of verbrandingssystemen en door het gebruik van lichtere en sterkere materialen in de transportsector. Momenteel gebruikt gloeilampen slechts ongeveer 5% van de elektrische energie omzetten in licht. Nanotechnologische benaderingen zoals light-emitting diodes (LED's) of quantum gekooide atomen (QCAs) zou kunnen leiden tot een sterke vermindering van het energieverbruik voor verlichting.
Het beste van vandaag zonne cellshave lagen van verschillende samen semiconductorsstacked om licht te absorberen bij verschillende energieën, maar ze nog steeds alleen in slagen om 40 procent van de zonne-energie te gebruiken. Commercieel verkrijgbare zonnecellen veel lagere efficiënties (15-20%). Nanotechnologie kan helpen om de efficiëntie van het licht conversie met behulp van nanostructuren