分子篩的骨架中存在一特征籠狀結(jié)構(gòu)單元，而籠狀結(jié)構(gòu)單元又是根據(jù)確定它們多面體的多元環(huán)來描述的。例如，我們所熟悉的SOD籠它由八個六元環(huán)和六個四元環(huán)來組成的，一般簡寫成4668。不同的分子篩骨架會含有相同的籠狀結(jié)構(gòu)單元，換句話說，同一個籠狀結(jié)構(gòu)單元通過不同連接方式會形成不同的分子篩骨架結(jié)構(gòu)類型。一個經(jīng)典的例子就是SOD籠。

對于沸石分子篩的形成及其生長機理的深入研究有助于人們更好的設(shè)計合成新型沸石分子篩拓撲結(jié)構(gòu)、擴展沸石分子篩材料合成新路線、開發(fā)沸石分子篩材料的新性質(zhì)及新用途。盡管沸石分子篩的發(fā)展已經(jīng)有許多年了，但是對于它的合成機理方面一直未有一個真正的定論。研究分子篩的晶化機理即具有十分重要的理論意義，也對合成新型的沸石分子篩合成具有實際的指導(dǎo)意義。目前具有代表性的為固相轉(zhuǎn)變機理（Solid hydrogel Transformation mechanism）、液相轉(zhuǎn)變機理（Solution-mediated Transport mechanism）和雙相轉(zhuǎn)變機理這三種機理。

70年代，荷蘭科學(xué)家Mcnicol等人通過使用分子光譜技術(shù)來追蹤LTA型沸石分子篩的整個晶化過程，從而在實驗上為固相轉(zhuǎn)變機理給予充分的根據(jù)。90年代，干膠轉(zhuǎn)化的合成方法的提出也為固相轉(zhuǎn)變機理增加了一個實例。另外，近幾年發(fā)展起來的固相無溶劑合成的方法的提出也是在一定程度上為固相轉(zhuǎn)變機理提供相應(yīng)的證據(jù)。

，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，因此具有很高無序度，但是這種硅鋁酸鹽凝膠中可能含有某些初級結(jié)構(gòu)單元，如：四元環(huán)、六元環(huán)等等。同時，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。在沸石分子篩的成核和晶體生長過程中，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。

水熱合成法是在沸石分子篩合成中常用和有效的途徑，深入研究分子篩水熱合成的主要困難是對分子篩的生成機理了解的還不夠清楚。但是，對于沸石分子篩的合成來說無論哪種生成機理，其晶化過程都要經(jīng)歷相同的基本步驟：多硅酸鹽與鋁酸鹽的再聚合、分子篩成核、核生長、分子篩晶體的生長以及引起的二次成核。為了很好的控制和調(diào)變沸石分子篩的合成反應(yīng)，重要的是研究反應(yīng)的條件對合成反應(yīng)的影響。根據(jù)多年的實踐經(jīng)驗，下列影響因素在沸石分子篩的合成中占有很重要的地位，主要包括：反應(yīng)物的組成、硅鋁比、堿度、陳化、晶化溫度與時間等等。研究這些因素對于合成沸石具有很重要的意義。

反應(yīng)物的起始硅鋁比對終的反應(yīng)產(chǎn)物有很大的影響，但是這兩者又沒有一定的對應(yīng)關(guān)系。一般而言低硅鋁比的LTA分子篩、SOD分子篩、FAU分子篩等都是從低的硅鋁比和高的堿度的原始投料體系中晶化而得的。對于ZSM-5，Beta等這類高硅沸石往往都是從高的投料硅鋁比以及低堿度的原始投料中獲得的。通常而言，增加投料的硅鋁比在一定范圍里往往能增加產(chǎn)物的硅鋁比，但是并不是所有分子篩都能通過調(diào)節(jié)原料硅鋁比來合成高硅或低硅的產(chǎn)物，如高硅LTA分子篩、低硅ZSM-5分子篩等超出正常硅鋁比范圍的產(chǎn)物是很難合成的。另外，終產(chǎn)物中得到的硅鋁比往往低于原始投料的硅鋁比，這是因為OH-溶解硅物種，使鋁物種幾乎全部進入骨架，母液中留下的是可溶的多余的硅。

沸石合成大都是在堿性條件下合成的，常見的堿是無機堿氫氧化鈉。我們通常用Na2O/SiO2來表示體系的堿度。一般而言，堿度增加，硅鋁原料的溶解度增加，硅鋁酸鹽聚合度降低，使溶液中的過飽和度增大，從而加快成核速度，結(jié)果縮短了誘導(dǎo)期，使之晶化速度加快。此外，增大堿度時會使終產(chǎn)品的粒子變小并且粒徑分布變窄，如在無模板條件下合成具有6nm小尺寸的EMT沸石分子篩。另外當(dāng)體系的堿度增大，有利于生成富鋁的沸石。在無有機模板存在的條件下，通過讓無機堿充當(dāng)模板的作用來合成如Beta，RUB-13, ZSM-12，ZSM-23，MCM-68等沸石分子篩，這些沸石分子篩不僅是高度富鋁的而且還是高度富有無機金屬陽離子的。另一個沸石合成的條件是在含有氟離子的中性或酸性條件下來合成沸石分子篩，氟離子在分子篩合成中取代了堿的作用，來溶解硅鋁酸鹽凝膠。在氟體系下合成的純硅分子篩缺陷較少，也更容易得到比較的大單晶。

從原料的均勻混合到升溫晶化前的靜止過程，這一個階段被叫做陳化。在陳化過程中，凝膠的組成、結(jié)構(gòu)都是會發(fā)生變化的，陳化過程有時甚至是緩慢的成核過程，導(dǎo)致分子篩生長周期的縮短。為典型的例子是在合成FAU分子篩時使用的Y導(dǎo)向劑就需要所有反應(yīng)物混合均勻后室溫陳化，這是因為導(dǎo)向劑經(jīng)過陳化產(chǎn)生了微小的沸石晶核，并且含有大量的六元環(huán)。
對于合成沸石分子篩，溫度是一個很重要的因素。溫度變化會影響水在反應(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)的初級結(jié)構(gòu)單元。由此可見，在高溫水熱條件下，無機物（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。
晶化時間往往也是分子篩合成的一個重要因素。晶化時間不夠常常會有大量的原料未轉(zhuǎn)化，時間過長，往往會發(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，就要增加晶化時間；升高溫度，有時就要縮短晶化時間。