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1897年7月（光緒二十三年），生於廣東興寧，其父親李曰京曾任廣東諮議局議員[1]。小時就讀和畢業於興寧學堂[2]。1907年（光緒三十三年）入讀兩廣高等工業學校預科[1][3]。
1912年7月[1]（一說1911年[4]）官費選派[1]留學日本，先後就讀東京東亞預備學校、東京第一高等學校、京都第三高等學校[1]和東京帝國大學工學部應用化學科[4]。
1920年7月畢業，同年9月到大阪化學工廠實習[1]。
1921年回國，任教於廣東省立工業專門學校、廣州市民大學[1][5]。
1924年，孫文創立廣東大學和黃埔軍校，李被聘請為廣東大學籌備處委員、理科教授主講應用化學，兼任黃埔軍校教官，教授火藥兵器，後兼任軍器研究處研究員[1]。
1928年，李敦化教授主持建設了中國最早的硫酸廠之一的梧州硫酸廠[1]，任廠長、總工程師[1]。廠內設備使用德國制，但因工藝問題未能投產。李利用當地產硫鐵礦生產硫酸，取得了突破，獲得工業界推崇[4]，寫就《梧州硫酸廠辦理經過報告書》[1]。
1933年8月，回到中山大學任教，與蕭冠英等一同創立中大工學院[1]。期間寫就《硫酸製造法》、《硝酸製造法》、《鹼工業》、翻譯《最新化學工業大全》等書[1]。
抗戰期間，隨中大轉移到雲南澄江、廣東坪石等地。在坪石任廣東省營化工材料廠總工程師兼任廠長[6][1]。在困難條件下就地取材，生產出了急需的硫酸、鹽酸等產品，獲得國民政府頒發的「勝利勳章」、「久任教授獎金」[1]。
1951年開始研究無機工業催化。先後發表《鎢冶金法研究》、《關於接觸硫酸工業用釩觸媒的一些探討》、《關於廢釩觸媒復活利用問題的一些探討》、《關於非釩觸媒在接觸硫酸工業上的應用問題》、《鉬代釩製造硫酸工業用觸媒》等論文。撰寫了專著《硫酸工藝學》。《關於廢釩觸媒復活利用問題的一些探討》，曾被收入美國《化學文摘》、日本《硫酸》雜誌。同年，商務印書館再版《硫酸製造法》，新發表譯著《最新化學工業大全 第二冊》[1]。
1952年，全國院系調整，李任華南工學院籌備委員會委員[4]。
1954年，商務印書館發表譯著蘇聯K M 馬林《硫酸工業》[1]。
1956年，李教授與羅明燏院長、馮秉銓教務長第一批招收研究生，每人一人[7]。
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