催化領(lǐng)域的應(yīng)用
沸石分子篩具有復(fù)雜多變的結(jié)構(gòu)和特的孔道體系，是一種性能優(yōu)良的催化劑。ZSM- 5 與Y型沸石分子篩共同作用應(yīng)用于 FCC 反應(yīng)，以獲得較高產(chǎn)率的汽油、丙烯和丁烯。MCM- 22 沸石分子篩在烷基化反應(yīng)上具有顯著的優(yōu)勢(shì)，例如 MCM- 22 作為液相烷基化催化劑催化苯和乙烯反應(yīng)制備乙苯，不僅提高了乙苯選擇性，并且 MCM- 22 本身的穩(wěn)定性高，用量少，可以在反應(yīng)器中進(jìn)行原位再生，而其它種類(lèi)催化劑則從反應(yīng)器中取出另行再生。在短鏈烷基取代芳烴的合成反應(yīng)上，MCM- 56 有更好的活性，并且不容易失活。ZSM- 22 在許多工藝中用作催化劑，但主要是用于丁烯骨架異構(gòu)和正庚烷異構(gòu)化兩個(gè)方面。

從簡(jiǎn)單的基本結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行研究。通常來(lái)講，沸石分子篩都是一個(gè)個(gè)四面體通過(guò)共用頂點(diǎn)來(lái)堆積得到的，所以一個(gè)四面體就是一個(gè)初級(jí)的結(jié)構(gòu)單元(TO4四面體)。例如：對(duì)于silicalite-1沸石分子篩來(lái)講，它的初級(jí)結(jié)構(gòu)單元是硅氧四面體（[Si O4]0），并且這個(gè)四面體結(jié)構(gòu)單元呈現(xiàn)電中性，這些硅氧四面體通過(guò)共用氧原子的連接，形成了具有MFI結(jié)構(gòu)的沸石分子篩。在合成中模板劑和吸附水是存在于它的孔道中的。當(dāng)然，當(dāng)在合成體系中有鋁存在的條件下，則有兩種四面體：硅氧四面體（[Si O4]0）和鋁氧四面體（[Al O4]-），并且鋁氧四面體是存在一個(gè)負(fù)電荷的，通過(guò)組裝合成了硅鋁的具有MFI結(jié)構(gòu)的分子篩，由于這種結(jié)構(gòu)本身帶有一定的負(fù)電荷，因此必然要通過(guò)額外的陽(yáng)離子來(lái)平衡，使其整體終呈現(xiàn)電中性。而磷鋁分子篩則是磷氧四面體（[PO4]+）和鋁氧四面體（[Al O4]-）嚴(yán)格交替構(gòu)成，骨架呈電中性。當(dāng)然，在初級(jí)結(jié)構(gòu)單元與初級(jí)結(jié)構(gòu)單元的連接中，要遵守Lowenstein規(guī)則：在硅鋁骨架結(jié)構(gòu)中，鋁與鋁不能相鄰；在磷酸鹽骨架結(jié)構(gòu)中，如SAPO-34，鋁是不能和二價(jià)或者三價(jià)金屬原子相鄰、以及磷不能與硅或磷相連的。

分子篩的骨架結(jié)構(gòu)由初級(jí)結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行有限或者無(wú)限的連接后而形成的。有限的結(jié)構(gòu)單元，如次級(jí)結(jié)構(gòu)單元通常是指由TO4四面體通過(guò)共同使用的氧原子，從而按照不同的連接方式組成的多元環(huán)結(jié)構(gòu)，比較常見(jiàn)的環(huán)結(jié)構(gòu)如四元環(huán)、五元環(huán)、六元環(huán)、雙四元環(huán)和雙六元環(huán)?，F(xiàn)在所發(fā)現(xiàn)的為18種次級(jí)結(jié)構(gòu)單元。例如4-4次級(jí)結(jié)構(gòu)單元，它所代表的的是兩個(gè)四元環(huán)，即雙四元環(huán)。正如我們所熟知的A型分子篩，它就是通過(guò)SOD籠與雙四元環(huán)之間進(jìn)行連接從而形成了沸石分子篩。當(dāng)然我們所說(shuō)的SBU只是在理論意義上的拓?fù)鋯卧?，是為了更好的理解和解釋沸石分子篩的結(jié)構(gòu)，不能這樣就認(rèn)為是沸石分子篩晶化過(guò)程的真實(shí)物種。

液相轉(zhuǎn)變機(jī)理由Kerr和Ciric提出，與固相轉(zhuǎn)變機(jī)理的提出幾乎是在同一個(gè)時(shí)期。他們認(rèn)為：沸石分子篩晶體的成核和生長(zhǎng)是在溶液中直接進(jìn)行，初始凝膠慢慢的溶解到溶液中，生成了活性物種硅鋁酸根離子，然后再發(fā)生縮合，慢慢的形成了沸石分子篩所需要的結(jié)構(gòu)單元，再進(jìn)一步生成了沸石分子篩。

，沸石分子篩所需的原料混合后，主要物種硅酸鹽與鋁酸鹽聚合生成硅鋁酸鹽初始凝膠。這種硅鋁酸鹽凝膠是在高濃度條件下快速形成的，因此具有很高無(wú)序度，但是這種硅鋁酸鹽凝膠中可能含有某些初級(jí)結(jié)構(gòu)單元，如：四元環(huán)、六元環(huán)等等。同時(shí)，這種凝膠和液相之間建立了溶解平衡。另外，硅鋁酸根離子的溶度積與凝膠的結(jié)構(gòu)和溫度息息相關(guān)，隨著晶化溫度的變化，這種凝膠和液相之間建立起新的凝膠和溶液的平衡。其次，液相中多硅酸根與鋁酸根濃度的增加導(dǎo)致晶核的形成，然后是沸石分子篩晶體的生長(zhǎng)。在沸石分子篩的成核和晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，消耗了液相中的多硅酸根與鋁酸根離子，從而引起硅鋁凝膠的繼續(xù)溶解。由于沸石晶體的溶解度小于無(wú)定形凝膠的溶解度，后結(jié)果是凝膠的完全溶解，沸石分子篩晶體的完全生長(zhǎng)。

對(duì)于合成沸石分子篩，溫度是一個(gè)很重要的因素。溫度變化會(huì)影響水在反應(yīng)釜中的壓力的變化、硅鋁酸鹽的聚合狀態(tài)和聚合反應(yīng)、凝膠的生成和溶解與轉(zhuǎn)變、分子篩的成核與生長(zhǎng)以及介穩(wěn)相間的轉(zhuǎn)晶。相同的體系在不同的溫度下可能會(huì)得到完全不一樣的物相，溫度越高得到的沸石的尺寸和孔體積越小，晶體骨架密度相應(yīng)增大。一般而言在150 °C以下，初級(jí)結(jié)構(gòu)往往是四元環(huán)或六元環(huán)，而當(dāng)溫度150 °C，則往往是五元環(huán)的初級(jí)結(jié)構(gòu)單元。由此可見(jiàn)，在高溫水熱條件下，無(wú)機(jī)物（主要是硅鋁酸鹽物種）的造孔規(guī)律和晶化溫度與水蒸汽壓之間存在著密切的聯(lián)系。
晶化時(shí)間往往也是分子篩合成的一個(gè)重要因素。晶化時(shí)間不夠常常會(huì)有大量的原料未轉(zhuǎn)化，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，往往會(huì)發(fā)生晶體轉(zhuǎn)晶的現(xiàn)象，一般由比較空曠的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為比較致密的結(jié)構(gòu)。晶化時(shí)間與晶化溫度往往是相輔相成的，降低溫度，就要增加晶化時(shí)間；升高溫度，有時(shí)就要縮短晶化時(shí)間。