不断进取，硕果累累声名远播
大连化学物理研究所，是我国重要科研单位，这里人才济济，院士众多，有很多享誉国内外的科学大家，李灿考入这里，犹如进入了神圣的科研殿堂，一到大连，他顾不得欣赏这座海滨城市美丽的自然风光，品味大海的浪漫，一头扎进知识的海洋，如饥似渴地学习起来，即便节假日也不肯休息，晚上挑灯夜读更成了家常便饭，就这样，读完硕士研究生后，他又考取了博士研究生。
催化基础研究是李灿的主攻方向，读博士期间，世界催化界著名科学家、日本东京工业大学教授大西来大连化学物理研究所访问时，对李灿研究中的钻研精神和许多见解很赞赏，于是在他的大力推荐下，李灿获得了联合国教科文组织科学强化培养奖学金，成为中日联合培养的博士生，远赴日本东京工业大学进行为期一年的深造。
在日本期间，李灿每天早出晚归，工作学习到午夜12点以后，系统研究了汽车尾气消除催化剂的重要组分稀土氧化铈的表面化学和催化性能，研究结果先后8次在国际知名学术刊物上发表，他的这些论文，后来成为研究尾气催化剂的基础性文献。大西教授对李灿给与了很高的评价，他说：“李灿是我带过的三十几个博士生中最优秀的几个之一”，并在李灿一年学习时间将满时，积极推荐他去国际商业机器有限公司研究中心做博士后。但此时国内的研究工作正等着李灿，于是他毅然谢绝了大西教授的好意，学习一结束立即回到大连化学物理研究所，投入到紧张的科研工作中。
由于读博期间研究成果令人瞩目，1989年，李灿刚回国不久便获得了国家自然科学基金委员会新设立的“青年科学基金”5万元的资助资金，支持他在当时国际催化界的前沿课题——甲烷氧化活化方面的研究，这一研究是李灿获得的第一个独立科研项目，5万元资金对他既是鼓励，也是雪中送炭，使他能够集中精力专心致志的搞研究。解除了研究经费问题的李灿，积极投入到研究中，紧紧抓住表面氧物种及其甲烷活化这一关键性科学问题，经过3年的努力，通过同位素示踪和高低温原位光谱技术，观测到了甲烷在催化剂表面形成的活化吸附态及其结构畸变现象，连续在多家国际级刊物上发表论文数十篇，这一研究成果迅速引起国际同行的关注。后来这一成果获得了1993年度中国科学院自然科学二等奖，他个人则获得了“中国青年科学家奖”，成为国内催化界一颗冉冉升起的新星。
此后，李灿的科研进入了发展的快车道，不断取得丰硕成果。利用拉曼光谱研究催化剂，是催化科学发展的基础——催化剂原位表征研究的重要方向，世界催化界都很关注，具有很大的挑战性。李灿知难而上，经过坚持不懈的努力，克服了一道道技术难题，终于于1998年研制成功国内第一台用于催化和材料研究的紫外拉曼光谱仪。随后，他将这一新技术应用于催化研究中，在催化剂表面积碳、分子筛合成、杂原子分子筛以及氧化物物相等几个方面相继取得进展。其中关于鉴定杂原子分子筛中骨架过渡金属杂原子的工作受到国际催化学术界的高度评价，被认为是鉴定杂原子最为可靠的一种方法。李灿这方面的研究成果不仅在国际刊物上发表了30多篇论文，获得多项具有自主知识产权的专利，还获得了国家科技发明二等奖。
在紫外拉曼光谱研究取得重要成果的同时，李灿根据国际催化科学发展的新动向和我国国民经济发展的重大需求，又及时开拓了几个重要研究方向，相继在新催化材料和新催化反应研究方面取得重大进展。2001年，他又选定了太阳光催化分解水制氢这一催化界世界性难题，当时很多亲友劝他：“这项研究风险太大，不管怎么说，你现在在国内外催化界也算小有名气，一旦失败必将影响你的声誉，你可要慎重啊！“李灿知道亲友们都是一片好心，但他说：“搞科研随时都会面临失败，但我认为挑战一个世界性难题本身就是一件有意义的事情，作为中国的科研人员，只要我勇于挑战，即使失败了也值得，起码可以为同行们积累一些经验教训。”正因为有了这种不计个人名利，攻坚不畏难的精神，经过10余年的努力，李灿率领他的科研团队终于于2012年取得重大进展，揭示了提高光催化作用的本质，《德国应用化学》杂志，《美国化学与工程新闻》等多家权威世界性专业刊物大篇幅报道了李灿的研究成果。
多年来，李灿在科研道路上一步一个脚印的攀登，登上一个个科学高峰，取得了一个个丰硕成果的同时，也得到了社会的认可，不仅走上了大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室主任的领导岗位，还获得了一系列殊荣，2003年他当选为中科院院士，2004年获得世界催化界最高奖——国际催化奖，并被选举为国际催化理事会副主席，成为第一个获得此奖的发展中国家科学家和第一次在国际催化学术组织中担任如此高职务的中国科学家；2005年当选为“第三世界科学院”院士、2008年当选为“欧洲人文和自然科学院”外籍院士，第十一届全国政协委员，并于2013年连任第十二届全国政协委员。