През 1996 г. в ИК започват пионерни изследвания върху процеса на конверсия на въглероден оксид в присъствие на наноразмерни златни катализатори върху различни металооксидни носители. Сега вниманието е съсредоточено върху най-перспективните методи за очистване на водород чрез понижаване на съдържанието на въглероден оксид до нива под 10 ppm.ид в среда богата на водород. Редица съвместни изследователски проекти са посветени на тази тематика: COST D15/0016/00 и COST D36/003/06, НАТО „Връзки за сътрудничество" (NATO Collaborative linkage grants) EST. CLG.976641 (2001-2002), EST-CLG 979797 (2002-2004), както и NATO CBP EAP CLG 982799 (20072009), ФНИ (X-1216, X-1320, X-1502, МУ X-1603, TK X-1709). Ефективно сътрудничество се развива с университети и изследователски институти от Италия, Полша, Белгия, Румъния, Латвия и Гърция.

Постоянна тенденция в научноизследователската дейност на ИК е получаването и охарактеризирането на нови наноматериали,  приложими в каталитични процеси за отстраняване на токсични летливи органични съединения от промишлени емисии, както и хидродесулфуриране и хидроденитрогениране на нефтени фракции за получаването на екологично чисти горива. Изследванията в тази насока са от първостепенна важност в сътрудничеството ни с партньори от Италия, Франция, Испания, Англия, Белгия, Полша и Румъния предимно чрез двустранни изследователски договори. Няколко такива проекта са финансирани от националния ФНИ или проектите представляват част от по-широко многостранно сътрудничество като NATO EST.CLG. 979797 и EC COST D36/003/06.

Наноразмерни частици от оксиди на преходни метали са синтезирани по модифициран механохимичен метод, разработен в ИК. Получените материали са каталитично активни в реакциите на разлагане на метанол и окисление на въглероден оксид. В тази област имаме съвместни научни проекти с университети и институти от Франция, Испания, Словакия и Сърбия, както и от националния Фонд „Научни изследвания" (договори ФНИ Х-403, Х-1321, Х-1504).

Синтезирани са наноразмерни материали като  хидроталкитоподобни системи, използвани за различни процеси за опазване на околната среда и в нефтохимията (хидрогениране на въглероден диоксид, окисление на въглероден оксид, селективна каталитична редукция на азотни оксиди, окислително дехидрогениране на етан и пропан) и  модифицирани никелови хидросиликатни системи, използвани в процеса на хидрогениране за получаване на хранителни мазнини от растителни масла. ИК изпълнява съвместни проекти с Института по физикохимия на Румънската академия (Букурещ), Института за изследвания по катализ и околна среда в Лион, Франция, Института по катализ и химия на повърхността на Полската академия (Краков), Института по химия, технология и металургия на Сръбската академия (Белград), Института по нефтохимичен синтез на Руската академия (Москва). ИК получава финансова подкрепа от Министерството на образованието и науката, националния фонд „Научни изследвания" (Х-1217, Х-1411, РИЛА-EGIDE 2/8 и 3/11). Осъществява се съвместно ръководство на докторанти по тези теми.

Синтезирани са наноразмерни многофункционални катализатори на основата на хетерополи съединения с Кегинова или Андерсенова структура, подходящи за очистване на газове от опасни и токсични компоненти, получаване на екологично чисти моторни горива. Това изследване се провежда в рамките на сътрудничество между научноизследователски организации от България, Италия, Чехия, Русия, Словакия и Сърбия.

Разработват се нови наноструктурирани фотокатализатори, които използват слънчева енергия или изкуствено осветление и могат да бъдат приложени за разграждане на органични и неорганични замърсители във вода и въздух. Сътрудничеството по тези теми се осъществява в партньорство с Германия, Гърция, Англия и Русия, в следните проекти: НАТО Програма „Наука за мир" SfP 977986 (2002-2006), SfP 982835 (2007-2010), НАТО „Връзки за сътрудничество", както и партньорство по договори с националния фонд „Научни изследвания" (ФНИ Х-549, VU Х-1105), съвместен проект между ИК и фирма „Пластком" по линия на Програмата за развитие на малки и средни предприятия спонсориран от Министерство на икономиката и енергетиката и са установени дълготрайни професионални контакти с фирма АтароКлима, Пловдив.

Използват се квантово-химични методи за търсене на каталитични материали за нови химични процеси с екологично значение (хидроочистване, фотокаталитично разлагане на органични замърсители). Работи се съвместно с колеги от Швейцария, Канадския изследователски фонд, Националния център за научни изследвания във Франция и проекти с МОН –ФНИ. Разработен е метод на основата на теорията на функционала на плътността (ТФП) за изследване на каталитични модели и твърди повърхности включително интеркалационни системи и е изучено хидродесулфуриране на тиоли върху молибденов сулфид.

Разработват се наноструктурирани катализатори, модифицирани с малки количества от благороден метал, получавайки по този начин биметални системи за производство на водород от биомаса, за получаване на водород чрез реформинг на метан с въглероден диоксид, за производство на чисти моторни горива по Фишер-Тропш. Тези изследвания се провеждат по линията на ФНИ по проекти Х-1515/05, BG-7, 2К-11-01/2006 и ТК-Х-1709, Института по катализ и нефтохимия в Мадрид (Испания), Институтът по катализ и химия на повърхностите в Краков (Полша), Университета на Торино (Италия), Университета на Намюр (Белгия), Средноизточния технологичен университет в Анкара (Турция), Института по органична химия в Москва (Русия), програмата COST D36/003/06.

Механохимично активиране на Ni(Co)-Mo катализатори нанесени на алуминиев оксид повишава тяхната активност в процеса на хидродесулфуриране. Носители на базата на алуминиев оксид, модифициран с калциев оксид и хромен оксид, притежават около пет пъти по-висока механична здравина, отколкото немодифицирания алуминиев оксид. Молибденови и никелмолибденови катализатори на модифициран алуминиев оксид имат по-висока активност в реакции на хидродесулфуриране и хидрогениране и по-ниска степен на дезактивация след закоксуване. Тези катализатори показват по-висока активност и стабилност отколкото подобни търговски продукти използвани в промишлени инсталации.

Активно се разработват съвременни окислителни процеси с използването на озон за целите на екологията, химическата, промишленост, медицината, фармацията и др. За тази цел са разработени серия озонатори с различен капацитет. Тези изследвания са резултат от съвместни проекти от НАТО (NATO SfP 982835) и двустранно сътрудничество с руски учени.

Развиват се и широко се прилагат методите на ЕПР и ЕНДОР спектроскопията в катализа, дозиметрията, определяне структурата на комплекси в разтвор. Регистрирано е с помощта на ЕПР и УВ-спектроскопии взаимодействието на тежки частици с твърдото тяло. Сътрудничество със световната агенция по атомна енергия, колеги от Германия, Белгия и Русия.

Разработват се нови плазмени методи за получаване на наноразмерни, метални, оксидни, карбидни, нитридни и смеси от тях прахове за нуждите на различни клонове на индустрията, адсорбцията и катализа. Сътрудничество с колеги от Латвия и финансиране от ФНИ.