Основным направлением научных исследований Н.И. Белоцерковец является синтез, исследование структуры и свойств азотсодержащих четвертичных органических соединений, представляющих интерес как поверхностно-активные и биологически активные вещества, ионные жидкости. Ею исследованы спектральные свойства, растворимость, термическая и гидролитическая устойчивость, мицеллообразующая способность в водных растворах, адсорбция на границе раствор-воздух, коррозионная активность нескольких десятков азотсодержащих четвертичных солей с различным строением гидрофильного центра молекулы и гидрофобного радикала, определены некоторые термодинамические параметры процесса мицеллообразования, кинетические характеристики процессов кватернизации, термической деструкции молекул азотсодержащих четвертичных солей, проведены квантово-химические расчеты структуры нескольких гомологических рядов четвертичных солей пиридиния, тетраалкиламмония, поиск корреляций полученных экспериментальных данных с некоторыми расчетными параметрами структуры соединений.

В течение ряда лет (1976-1984 г.г.) Белоцерковец Н.И. была в Тверском государственном университете одним из основных разработчиков исследований в области катионных поверхностно-активных веществ (хоздоговорные темы «ПАВ», «ТВВ»). По результатам выполненных работ с непосредственным участием Н.И. Белоцерковец организовано опытное производство двух текстильно-вспомогательных препаратов, один из которых внедрен на Курском ПО «Химволокно» и Балаковском ПО «Балаковорезинотехника» (1983-1984 г. г.).

Под ее научным руководством успешно выполнено более 60-ти выпускных квалификационных дипломных работ, несколько магистерских диссертаций.

Белоцерковец Н.И. имеет более 60 научных публикациий, 3 авторских свидетельства на изобретения, является автором 12-ти рационализаторских предложений, многократно была участником международных, всесоюзных и республиканских научных конференций, семинаров. 

Белоцерковец Н.И. награждена нагрудным знаком отличия «Изобретатель СССР» (1983 г.); Почетной грамотой Минобразования России (Приказ от 19.02.2002 г. №17/111); Почетной грамотой Департамента образования Тверской области (Приказ от 07.04.2005 г. № 42); Благодарностью Законодательного собрания Тверской области (Распоряжение Председателя Законодательного собрания Тверской области от 20.10.2011 г. № 133-р). Лауреат Всероссийского конкурса «Инженер года» в номинации «Химия (исследования)» (Диплом № 1902, Москва, 25.01. 2012 г.).