沸石分子筛定义沸石分子筛是结晶铝硅酸金属盐的水合物，Mx/m[（A102）x・（SiO2）y]・zH2OM代表阳离子，m表示其价态数，z表示水合数，x和y是整数沸石分子筛活 化后，水分子被除去，余下的原子形成笼形结构，孔径为3〜10Å分子 筛晶体中有许多一定大小的空穴，空穴之间有许多同直径的孔（也称“窗口”）相 连由于分子筛能将比其孔径小的分子吸附到空穴内部，而把比孔径大的分子排 斥在其空穴外，起到筛分分子的作用，故得名分子筛沸石分子筛结构（1）四个方面、三种层次： 分子筛的结构特征可以分为四个方面、三种不同的结构层次第一个结构层次也就是最基本的结构单元硅氧四面体（SiO4）和铝氧四面体（A1O4），它们 构成分子筛的骨架相邻的四面体由氧桥连结成环环是分子筛结构的第二个层 次，按成环的氧原子数划分，有四元氧环、五元氧环、六元氧环、八元氧环、十 元氧环和十二元氧环等环是分子筛的通道孔口，对通过分子起着筛分作用氧 环通过氧桥相互联结，形成具有三维空间的多面体各种各样的多面体是分子筛 结构的第三个层次多面体有中空的笼，笼是分子筛结构的重要特征笼分为a 笼，八面沸石笼，P笼和Y笼等。
2）分子筛的笼：a笼：是A型分子筛骨架结构的主要孔穴，它是由12个四元环，8个六元 环及6个八元环组成的二十六面体笼的平均孔径为1.14nm，空腔体积为 760[A]3o a笼的最大窗孔为八元环，孔径0.41nm八面沸石笼：是构成X-型和Y-型分子筛骨架的主要孔穴，由18个四元环、 4个六元环和4个十二元环组成的二十六面体，笼的平均孔径为1.25nm，空腔体 积为850[A]3最大孔窗为十二元环，孔径0.74nm八面沸石笼也称超笼P笼：主要用于构成A型、X-型和Y型分子筛的骨架结构，是最重要的一 种孔穴，它的形状宛如有关削顶的正八面体，空腔体积为160[A]3，窗口孔径为 约0.66nm，只允许NH3、H2O等尺寸较小的分子进入此外还有六方柱笼和Y 笼，这两种笼体积较小，一般分子进不到笼里去不同结构的笼再通过氧桥互相联结形成各种不同结构的分子筛，主要有A- 型、X型和Y型沸石分子筛的性质沸石分子筛与一般常用的固体吸附剂如硅胶、活性炭、活性氧化铝等相比， 在吸附性能方面有二个显著的特点，一个是选择性吸附，另一个是高效率吸附 下面分别讨论1、吸附性质沸石分子筛根据分子大小不同进行选择吸附，由于分子筛具有空旷的骨架结 构，在结构中存在着很多排列得非常整齐而有规则的孔穴，而且孔的直径也很均 匀，其大小和一般分子有相近的数量级。
它们只能使直径比孔小的分子进入，直 径比孔大的分子则排斥在外，因此，沸石分子筛在吸附时具有筛分分子的作用， 或者说对分子的形状大小具有选择作用利用这一性质，分子筛在吸附时可按形 状不同，把物质分离开来例如正构烷烃分子的临界截面直径是4.9 埃，而其他 烃类的临界截面直径均大于5埃，用孔径为5埃的5A分子筛为吸附剂时，则只 有正构烷烃能进入笼子中而被吸附，其他烃类则都被排斥在外，这样就可把正构 烷烃和其他烃类分离开来，这种过程工业上叫分子筛脱蜡在催化领域里，也可 利用分子筛的筛分性能进行所谓的择形催化水是极性很强的物质，很容易被沸 石所吸附，因此常把沸石作为干燥剂使用，而且和其他干燥剂相比，有其突出的 优点对硅胶和氧化铝等一般吸附剂讲，在水蒸气的分压或浓度很低时，或者吸 附温度较高、气流速度较大时，它们的吸水率就很差可是沸石分子筛，即便在 低分压、低浓度、高温和高速等条件下，仍具有很好的吸水效率2、离子交换性能沸石分子筛中存在着大量的阳离子，对合成沸石讲，都是钠离子这些钠离 子能和其他阳离子进行可逆交换，交换后，可使晶体内部的静电场发生变化，从 而改变其吸附性能，其改变程度随阳离子性质以及交换度的不同而不同。
这样， 就可利用不同的阳离子进行不同程度的交换来调节分子筛的吸附性能，并进一步 调节它的催化性能，因此离子交换是沸石分子筛的一个极其重要的性质沸石分子筛之所以能得到极其的广泛的应用，和它具有离子交换性能是分不 开的上面所讲的阳离子的性质包括阳离子电荷的多少，电子构型以及和阳离子 半径有关的各种特性不同的阳离子，这些性质是不相同的，它们能引起沸石对 吸附质分子的吸附速度、吸附选择性以及吸附容量的变化除这些性质以外，有 时还必须考虑阳离子的数目、大小和位置等几个因素对沸石性能的影响对孔径 比较小的沸石，这种影响更为明显例如NaA分子筛其孔径为4埃，故又叫4A 分子筛，当NaA分子筛中三分之一的钠离子被钙离子所交换时，由于一个钙离 子取代了二个钠离子，阳离子数目减少，腾出位置，分子筛的孔径就扩大为 5 埃，故CaA又叫5A分子筛；若〜25%的钠离子被钾离子所交换时，由于钾离子 比钠离子大，故分子筛的孔径明显减小，变为3埃，故KA又叫3A分子筛孔 径改变必然引起筛分性能的变化又如，NaX —般称为13X，如果其中的钠离 子被钙离子所交换，则其有效孔径为10埃左右，即得到10X型分子筛离子交 换对沸石的热稳定性也有影响， NaY 用稀土金属离子交换后，热和水热稳定性 都明显增加，表现在晶体结构破坏的温度大大提高。
如SiO2/A12O3为4.8的NaY， 当Na的交换度达到〜80%时，晶体结构开始破坏的温度从原来的700°C上升为840°C但有些阳离子如Ba2+、Cu2+、Ni2+、Fe3+等却能使沸石的稳定性下降， 特别是硅铝比较低的沸石下降更为明显例如，硅铝比为 2 的 NaA 沸石，用 Ba2+ 交换后，结构开始破坏的温度从原来的600C下降到90Co分子筛的离子交换一 般在金属盐的水溶液中进行所用的金属盐有氯化物、硝酸盐、硫酸盐等交换 时，溶液中的金属阳离子进入沸石中，而沸石中的阳离子则被交换下来进入溶液 中在一定条件下，离子交换式可以达到平衡的3、催化性能沸石分子筛具有独特的规整晶体结构，其中每一类都具有一定尺寸、形状的 孔道结构，并具有较大比表面积大部分沸石分子筛表面具有较强的酸中心，同 时晶孔内有强大的库仑场起极化作用这些特性使它成为性能优异的催化剂多 相催化反应是在同体催化剂上进行的，催化活性与催化剂的晶孔大小有关沸石 分子筛作为催化剂或催化剂载体时，催化反应的进行受到沸石分子筛晶孔大小的 控制晶孔和孔道的大小和形状都可以对催化反应起着选择性作用在一般反应 条件下沸石分子筛对反应方向起主导作用，呈现了择形催化性能，这一性能使沸 石分子筛作为催化新材料具有强大生命力。
常见的沸石分子筛材料A 型分子筛类似于NaCl的立方晶系结构若将NaCl晶格中的Na+和C1-全部换成0笼， 并将相邻的0笼用Y笼联结起来就得到A-型分子筛的晶体结构8个0笼联结后 形成一个方钠石结构，如用Y笼做桥联结，就得到A-型分子筛结构中心有一 个大的a的笼a笼之间通道有一个八元环窗口，其直径为4A,故称4A分子 筛若4A分子筛上70%的钠离子为Ca2+交换，八元环可增至5A，对应的沸石 称5A分子筛反之，若70%的Na+为K+交换，八元环孔径缩小到3A,对应的 沸石称3A分子筛X-型和Y-型分子筛类似金刚石的密堆六方晶系结构若以 0 笼为结构单元，取代金刚石的碳原子结点，且用六方柱笼将相邻的两个0 笼联 结，即用 4 个六方柱笼将 5 个0 笼联结一起，其中一个0 笼居中心，其余 4 个0 笼位于正四面体顶点，就形成了八面体沸石型的晶体结构用这种结构继续连结 下去，就得到X-型和Y型分子筛结构在这种结构中，由0笼和六方柱笼形成 的大笼为八面沸石笼，它们相通的窗孔为十二元环，其平均有效孔径为0.74nm， 这就是X-型和Y-型分子筛的孔径这两种型号彼此间的差异主要是Si/Al比不 同，X-型为1〜1.5； Y型为1.5〜3.0。
丝光沸石型分子筛这种沸石的结构，没有笼而是层状结构结构中含有大量的五元环，且成对 地联系在一起，每对五元环通过氧桥再与另一对联结联结处形成四元环这种 结构单元进一步联结形成层状结构层中有八元环和十二元环，后者呈椭圆形， 平均直径0.74nm，是丝光沸石的主孔道这种孔道是一维的，即直通道高硅沸石ZSM (Zeolite Socony Mobil)型分子筛这种沸石有一个系列，广泛应用的为ZSM-5，与之结构相同的有ZSM-8和 ZSM-11；另一组为ZSM-21、ZSM-35和ZSM-38等ZSM-5常称为高硅型沸石， 其Si/Al比可高达50以上，ZSM-8可高达100，这组分子筛还显出憎水的特性 它们的结构单元与丝光沸石相似，由成对的五元环组成，无笼状空腔，只有通道 ZSM-5 有两组交叉的通道，一种为直通的，另一种为之字型相互垂直，都由十 元环形成通道呈椭圆形，其窗口直径为(0.55-0.60) nm属于高硅族的沸石 还有全硅型的 Silicalite-1，结构与 ZSM-5 一样，Silicalite-2 与 ZSM-11 一样 沸石分子筛的作用机理分子筛具有明确的孔腔分布，极高的内表面积(600m2/s)良好的热稳定性 (1000°C)，可调变的酸位中心。
分子筛酸性主要来源于骨架上和孔隙中的三配 位的铝原子和铝离子(AlO)+经离子交换得到的分子筛HY上的OH基显酸位中 心，骨架外的铝离子会强化酸位，形成L酸位中心像Ca2+、Mg2+、La3+等多 价阳离子经交换后可以显示酸位中心Cu2+、Ag+等过渡金属离子还原也能形成 酸位中心一般来说Al/Si比越高，0H基的比活性越高分子筛酸性的调变可 通过稀盐酸直接交换将质子引入由于这种办法常导致分子筛骨架脱铝所以 NaY要变成NH4Y，然后再变为HY因为分子筛结构中有均匀的小内孔，当反应物和产物的分子线度与晶内的孔 径相接近时，催化反应的选择性常取决于分子与孔径的相应大小这种选择性称 之为择形催化导致择形选择性的机理有两种，一种是由孔腔中参与反应的分子 的扩散系数差别引起的，称为质量传递选择性；另一种是由催化反应过渡态空间 限制引起的，称为过渡态选择性沸石分子筛的应用沸石分子筛具有复杂多变的结构和独特的孔道体系，是一种性能优良的催化 剂ZSM-5与Y型沸石分子筛共同作用应用于FCC反应，以获得较高产率的汽 油、丙烯和丁烯 MCM-22 沸石分子筛在烷基化反应上具有显著的优势，例如 MCM-22 作为液相烷基化催化剂催化苯和乙烯反应制备乙苯，不仅提高了乙苯选 择性，并且MCM-22本身的稳定性高，用量少，可以在反应器中进行原位再生, 而其它种类催化剂则必须从反应器中取出另行再生。
在短链烷基取代芳烃的合成 反应上，MCM-56有更好的活性，并且不容易失活ZSM-22在许多工艺中用作 催化剂，但主要是用于丁烯骨架异构和正庚烷异构化两个方面近年来，沸石分子筛由于具有独特的结构及性能，已经在吸附分离、催化等 领域取得了广泛的应用但其至今仍具有很大的研究意义，很多学者仍致力于沸 石分子筛的研究中总之，沸石分子筛已经并且继续改变着化工行业及人类的生 活。