催化領(lǐng)域的應用
沸石分子篩具有復雜多變的結構和特的孔道體系，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用于 FCC 反應，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上具有顯著(zhù)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制備乙苯，不僅提高了乙苯選擇性，并且 MCM- 22 本身的穩定性高，用量少，可以在反應器中進(jìn)行原位再生，而其它種類(lèi)催化劑則從反應器中取出另行再生。在短鏈烷基取代芳烴的合成反應上，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和正庚烷異構化兩個(gè)方面。

從簡(jiǎn)單的基本結構單元進(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)初級的結構單元(TO4四面體)。例如：對于silicalite-1沸石分子篩來(lái)講，它的初級結構單元是硅氧四面體（[Si O4]0），并且這個(gè)四面體結構單元呈現電中性，這些硅氧四面體通過(guò)共用氧原子的連接，形成了具有MFI結構的沸石分子篩。在合成中模板劑和吸附水是存在于它的孔道中的。當然，當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)負電荷的，通過(guò)組裝合成了硅鋁的具有MFI結構的分子篩，由于這種結構本身帶有一定的負電荷，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]-）嚴格交替構成，骨架呈電中性。當然，在初級結構單元與初級結構單元的連接中，要遵守Lowenstein規則：在硅鋁骨架結構中，鋁與鋁不能相鄰；在磷酸鹽骨架結構中，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(wú)序度，但是這種硅鋁酸鹽凝膠中可能含有某些初級結構單元，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構和溫度息息相關(guān)，隨著(zhù)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致晶核的形成，然后是沸石分子篩晶體的生長(cháng)。在沸石分子篩的成核和晶體生長(cháng)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，后結果是凝膠的完全溶解，沸石分子篩晶體的完全生長(cháng)。

Zhdanov的實(shí)驗表明，沸石分子篩晶體生長(cháng)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(guò)程中液相各組分濃度是不斷變化的，這些實(shí)驗結果支持了液相轉變機理。對液相轉變機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。

反應物的起始硅鋁比對終的反應產(chǎn)物有很大的影響，但是這兩者又沒(méi)有一定的對應關(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(lèi)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(guò)調節原料硅鋁比來(lái)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(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(guò)程，這一個(gè)階段被叫做陳化。在陳化過(guò)程中，凝膠的組成、結構都是會(huì )發(fā)生變化的，陳化過(guò)程有時(shí)甚至是緩慢的成核過(guò)程，導致分子篩生長(cháng)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導向劑就需要所有反應物混合均勻后室溫陳化，這是因為導向劑經(jīng)過(guò)陳化產(chǎn)生了微小的沸石晶核，并且含有大量的六元環(huán)。