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，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)化兩個方面。

從簡單的基本結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行研究。通常來講，沸石分子篩都是一個個四面體通過共用頂點(diǎn)來堆積得到的，所以一個四面體就是一個初級的結(jié)構(gòu)單元(TO4四面體)。例如：對于silicalite-1沸石分子篩來講，它的初級結(jié)構(gòu)單元是硅氧四面體（[Si O4]0），并且這個四面體結(jié)構(gòu)單元呈現(xiàn)電中性，這些硅氧四面體通過共用氧原子的連接，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負(fù)電荷的，通過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，因此必然要通過額外的陽離子來平衡，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，在初級結(jié)構(gòu)單元與初級結(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。

，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(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。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。

Zhdanov的實(shí)驗(yàn)表明，沸石分子篩晶體生長速度與液相中多硅酸根和鋁酸根離子的濃度息息相關(guān)，并且晶化過程中液相各組分濃度是不斷變化的，這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持了液相轉(zhuǎn)變機(jī)理。對液相轉(zhuǎn)變機(jī)理有利的證明是從液相中直接晶化沸石分子篩，Koizumi等人直接從澄清溶液中合成出了SOD，GIS、FAU等沸石分子篩。

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?yàn)镺H-溶解硅物種，使鋁物種幾乎全部進(jìn)入骨架，母液中留下的是可溶的多余的硅。

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(shí)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(shí)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?yàn)閷?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)。