Дмитрий Иванович не был кабинетным ученым и прекрасно знал родную страну и ее нужды. По заданию правительства или по просьбе крупных заводчиков он совершал деловые поездки в различные области России (Баку, Ярославль, Урал) и за границу — во Францию, Англию, Америку. Он поднимался на воздушном шаре, проводил социологические исследования, составлял новые торговые тарифы, консультировал налоговую политику правительства. Велик его вклад в развитие нефтяной, содовой и многих других отраслей русской промышленности. Он был одним из организаторов Русского физико-химического общества (ныне Всесоюзное химическое общество имени Д. И. Менделеева). В 1869 году оно насчитывало всего тридцать пять членов, теперь в его рядах сотни тысяч инженеров и ученых.
Деятельность Менделеева — выдающегося гражданина, страстного публициста, горячего поборника прогресса отечественной промышленности — не могла не вызвать противодействия консервативных политических и академических кругов. Когда в 1880 году Бутлеров в очередной раз предложил Академии наук кандидатуру Менделеева, творец Периодического закона был «признан неизбранным». Это позорящее академию решение, вынесенное реакционными иноземцами, вызвало бурю негодования всей России. Все русские университеты избрали Менделеева своим почетным профессором. Он стал также членом Лондонского Королевского общества, Парижской, Римской, Копенгагенской, Берлинской и других академий Европы и Америки, почетным доктором Геттингенского и других университетов. В 1890 году в знак протеста против действий министра просвещения Делянова Менделеев ушел из Петербургского университета, которому он отдал почти тридцать лет своей жизни. В это трудное для него время военный и морской министры и обратились к нему за помощью в создании пороха. Менделеев понимал важность предложенного ему дела для обороны страны и, несмотря на нанесенные ему обиды, в докладной записке на имя военного министра написал: «Бездымный порох составляет новое звено между могуществом стран и научным их развитием. По этой причине, принадлежа к числу ратников Русской науки, я на склоне лет и сил не осмелился отказаться от разбора задач бездымного пороха».
Прежде всего Менделеев отправился в Париж и Лондон для ознакомления с пороховым делом Европы. Широко распространена легенда, что он остроумно разгадал рецепт пороха Вьеля, изучив статистику французских железных дорог и подсчитав все грузы, поступавшие по ветке, ведущей к пороховому заводу. Этот красивый домысел не имеет под собой никакого основания, да Менделееву и не нужно было заниматься подобными расчетами. Член Парижской академии наук и Лондонского Королевского общества, личный друг Марселена Бертло, он мог рассчитывать на самый теплый прием и во Франции, и в Англии. В Лондоне Фридрих Абель оказал ему полное содействие, а в Париже Менделееву не только показали все, что он хотел, но и подарили немного ружейного пороха — «как научный образчик для личного употребления». Вскоре Менделеев мог уже сообщить, что «хотя французы официально оставили в секрете способы производства своего бездымного пороха, но этот их путь, которым они дошли до него, нам ныне вполне известен, и так как из намеков, полученных конфиденциально, известны некоторые части производства, то, руководствуясь полученным образцом, я думаю, что возможно не только достичь результата, равного французскому, но и пойти дальше».
Вернувшись на родину, Менделеев развил активную деятельность сразу в нескольких направлениях. Прежде всего он организует при морском министерстве образцовую научно-техническую лабораторию по исследованию взрывчатых веществ. Одновременно он пишет капитальный труд «Об экономических условиях приготовления принятого для перевооружения русской армии бездымного пороха». В этой объемистой работе, которую он сам скромно назвал «Запиской», Менделеев изложил широкий, детально обоснованный план организации массового производства русского пороха, независимого от иностранных держав.
Будучи за границей, Менделеев обратил внимание на чрезвычайно опасную операцию — сушку пироксилинового пороха, вызывающую частые пожары с большим числом жертв. Ученый предложил заменить сушку пироксилина обезвоживанием его спиртом, что является совершенно безопасным. С тех пор во всем мире эта стадия производства пироксилина проводится только по способу Менделеева.
Но главное, над чем работает в эти месяцы Менделеев,— получение нового вида пороха. Именно это он имел в виду, когда собирался «пойти дальше» французов. Логический ход его мысли был примерно таков. Пироксилин — нитроклетчатка, содержащая тринадцать с половиной процента азота,— хорошо взрывается, но плохо растворяется, и потому из него очень трудно делать порох. Коллоксилин с его одиннадцатью-двенадцатыо процентами азота прекрасно растворим, но является не слишком сильной взрывчаткой. Для этого ему не хватает кислорода, вводимого вместе с азотом. Вот если бы можно было получить продукт, еще растворимый как коллодий, но уже взрывчатый, как пироксилин...