Один из основоположников органического катализа и нефтехимии. Наиболее известен как изобретатель первого эффективного противогаза.

Научная деятельность:

Работы по химии тиофена, стереохимии органических двуосновных кислот.

1891г. – экспедиция по обследованию вод Чёрного моря и Одесских лиманов на канонерской лодке «Запорожец», где впервые доказал, что содержащийся в воде сероводород – бактериального происхождения.

Работы по электропроводности в неводных растворах, по химии аминокислот.

Главнейшие работы относятся к химии углеводородов и органическому катализу.

В 1895 – 1907 гг. впервые синтезировал ряд циклопентановых и циклогексановых углеводородов, послуживших эталонами для изучения химического состава нефтяных фракций.

В 1911г. осуществил гладкую дегидрогенизацию циклогексана и его гомологов в ароматические углеводороды в присутствии платинового и палладиевого катализаторов; широко использовал эту реакцию для установления содержания циклогексановых углеводородов в бензиновых и керосиновых фракциях нефти (1920 – 1930 гг.), а также как промышленный метод получения ароматических углеводородов из нефти. Эти исследования лежат в основе современных процессов каталитического риформинга нефтяных фракций. Последующие исследования в этой области привели к открытию (1934г.) реакции гидрогенолиза циклопентановых углеводородов с превращением их в алканы в присутствии платинированного угля и избытка водорода.

В 1915г. успешно использовал окисные катализаторы при крекинге нефти, что привело к снижению температуры процесса и к увеличению выхода ароматических углеводородов.

В 1918 – 1919 гг. разработал метод получения бензина крекингом солярового масла и нефти в присутствии хлористого и бромистого алюминия; реализация этого метода в промышленном масштабе сыграла важную роль в обеспечении бензином Советского государства.

Улучшил реакцию каталитического уплотнения ацетилена в бензол предложив использовать в качестве катализатора активированный уголь.

Изучил дегидрогенизацию парафинов и олефинов в присутствии окисных катализаторов.

Являясь сторонником теории органического происхождения нефти, провёл ряд исследований, чтобы связать её генезис с сапропелями, горючими сланцами и другими природными и синтетическими органическими веществами.

Доказано промежуточное образование метиленовых радикалов во многих гетерогенно-каталитических реакциях: при распаде циклогексана, при синтезе углеводородов из окиси углерода и водорода на кобальтовом катализаторе, в открытых им реакциях гидроконденсации олефинов с окисью углерода и гидрополимеризации олефинов в присутствии малых количеств окиси углерода.

Особое место занимают работы по адсорбции и по созданию угольного противогаза (1915г.), принятого на вооружение во время Первой мировой войны в русской и союзнических армиях.