Протягом останніх років проведено комплексне дослідження взаємодії газових молекул з поверхнею твердих тіл, зокрема, сплавів. Показано, що активними ділянками для каталітичного синтезу аміаку є кластери, що розташовані у місцях із зниженою густиною атомів. На багатьох прикладах доведена роль гетерогенності і поліморфізму в адсорбційно-каталітичних властивостях сплавів; відкрите явище мікрогетерогенності в сплавах. В галузі екологічного каталізу вивчено детальний механізм реакцій окиснення малих молекул (СО, H2, CH4) на масивних та нанесених металічних каталізаторах, показано суттєвий вплив гетерогенного-гомогенного механізму на перебіг цих реакцій. На багатьох прикладах проілюстровано роль кластерної моделі в гетерогенному каталізі. Вивчено каталітичну активність в ряді redoх-реакцій нового класу сполук – кластерних поліядерних комплексів. Вивчаються нові класи металвмісних каталітичних систем (проф. Яцимирський В.К., проф. Іщенко О.В., доц. Забуга В.Я., доц. Бударін В.Л., доц. Олексенко Л.П., с.н.с. Болдирєва Н.О., с.н.с. Цапюк Г.Г., доц. Діюк В.Е., доц. Болдирєва О.Ю.).
Одержано перші синтетичні аллостеричні катализатори реакцій гідролизу биологічно важливих субстратів на основі поліядерних комплексів; розроблено стратегію синтезу високоядерних дискретних комплексів і координаційних полімерів, що включають само організовані поліядерні тектони (металокрауни, молекулярні гратки) як структурні елементи; одержано водорозчинні макроциклічні комплекси міді(III) з рекордно низькими редокс-потенціалами Cu3+/2+ та на їх основі розроблено біоміметичні каталізатори реакцій окиснення біологічно важливих субстратів; знайдено нову реакцію замикання циклу за участю координованих амідних груп та первинних амінів та на її основі розроблено новий метод темплатного синтезу макроциклічних і відкритоланцюгових комплексів; одержано поліядерніх комплексив з алостерично регульованим редокс-потенціалом. Результати біологічних досліджень показали, что ряд комплексів на основі оксимних та гідразидних лигандів виявляють выражену біологічну активність різноманітних типів: антимікробна, противірусна, гіпотензивна (проф. Фрицький І.О., н.с. Павлова С.В.).  
Проводяться роботи із створення адсорбційно-напівпровідникових сенсорів газів та приладів на їхній основі, досліджено механізми реакцій окиснення на каталізаторах-сенсорах, на базі напівпровідникових сенсорів створено деякі газоаналітичні прилади, які неодноразово демонструвались на Міжнародних тематичних виставках (проф. Яцимирський В.К., с.н.с Максимович Н.П.).
Проведено численні дослідження структури рідких металів, бінарних металічних розплавів, оксидних систем. Встановлено, що для елементів з рихлою упаковкою атомів в твердому стані (Ge, Si тощо) структура в рідкому стані формується на основі кристалічної модифікації, стабільної в твердому стані при високому тиску. Реалізовано сучасні методики аналізу структури невпорядкованих систем з використанням статистичних методів. (проф. Казіміров В.П., д.х.н. Сокольский В.І., ас. Роїк О.С.).
В широких інтервалах температур і концентрацій вперше визначено термодинамічні функції широкого кола бінарних і потрійних металічних систем на основі алюмінію, германію, кремнію, виявлено та проаналізовано закономірності їх зміни в залежності від природи компонентів; розроблено обчислювальні методики для отримання термодинамічних функцій в багатокомпонентних сплавах. Результати досліджень увійшли до міжнародних наукових видань та міжнародних баз даних (проф. Бєлобородова О.А., проф. Судавцова В.С., с.н.с. Зіневич Т.Н., с.н.с. Котова Н.В., доц. Усенко Н.І.).
Розроблено теоретичні основи механізму впливу неіоногенних водорозчинних полімерів на електроповерхневі властивості і агрегативну стійкість грубодисперсних систем (проф. Єременко Б.В., доц. Малишева М.Л., с.н.с. Безугла Т.Н.).
Авторські колективи за участю вчених кафедри тричі були удостоєні Державної премії України: в 1985 р. колектив за участю професорів Г.І.Баталіна та О.А.Бєлобородової отримав Державну премію України в галузі науки і техніки за цикл робіт "Дослідження з хімічної термодинаміки металічних сплавів і тугоплавких сполук"; в 2003 р. професор В.К. Яцимирський став лауреатом Державної премії України за роботи в галузі гетерогенного каталіза; а в 2007р. професор І.О. Фрицький став лауреатом Державної премії України в галузі науки і техніки за цикл наукових праць "Супрамолекулярні координаційні сполуки"
Серед опублікованих монографій: Товбин М.В., Забуга В.Я., Яцимирский В.К. "Каталитические свойства сплавов в реакции синтеза амиака" (1974); Баталин Г.И., Белобородова Е.А., Казимиров В.П. "Термодинамика и строение жидких сплавов на основе алюминия" (1983); В.В. Гончарук, Г.Л. Камалов, Г.А. Ковтун, Е.С. Рудаков, В.К. Яцимирський "Катализ. Механизмы гетерогенного и гомогенного катализа, кластерные подходы" (2002); Шпак А.Г., Сокольский В.Э., Казимиров В.П., Смык Ю.В. "Особенности структуры расплавов оксидных систем" (2003); Судавцова В.С. "Термодинаміка металургійних і зварювальних сплавів" (2005).
Представниками наукової школи заснованої академіком Францевичем І.М. на кафедрі фізичної хімії захищено 14 докторських та більше 80 кандидатських дисертацій.