沸石分子篩材料的廣泛應(yīng)用（例如：吸附分離、離子交換、催化），是與其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)密不可分的。例如，吸附分離性能取決于分子篩的孔道和孔體積的大?。浑x子交換性能取決于分子篩中陽離子的數(shù)目、位置及其孔道的可通行性；催化過程中表現(xiàn)出的擇形性與分子篩的孔道尺寸、走向相關(guān)，而催化反應(yīng)中的中間產(chǎn)物以及后產(chǎn)品和分子篩的孔道維數(shù)或其籠結(jié)構(gòu)相關(guān)。因此，分子篩的結(jié)構(gòu)是研究分子篩材料的基本問題。

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(gè)個(gè)四面體通過共用頂點(diǎn)來堆積得到的，所以一個(gè)四面體就是一個(gè)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(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。

固相轉(zhuǎn)變機(jī)理是由Flanigen和Breck提出的，也是早提出的沸石分子篩晶化機(jī)理。他們認(rèn)為:
在沸石分子篩的整個(gè)晶化過程中只是凝膠固相本身在水熱條件下產(chǎn)生，然后直接進(jìn)行硅鋁酸鹽骨架的結(jié)構(gòu)重排，進(jìn)而導(dǎo)致了沸石分子篩的成核和晶體的生長，而在沸石分子篩晶化過程中既沒有凝膠固相的溶解，也并沒有液相直接來參與沸石分子篩的成核以及晶體的生長。
，沸石分子篩合成所需的各種原料混合后，主要物種硅酸鹽與鋁酸鹽聚合生成硅鋁酸鹽初始凝膠。同時(shí)，凝膠間液相雖然也產(chǎn)生，然而液相部分并不參與晶化成核的過程中。其次，所形成的硅鋁酸鹽初始凝膠在OH-離子的作用下卻不斷發(fā)生解聚與結(jié)構(gòu)重排，從而形成某些沸石晶化所需要的初級結(jié)構(gòu)單元。后，這些初級結(jié)構(gòu)單元進(jìn)一步圍繞著水合陽離子發(fā)生重排構(gòu)成多面體，這些多面體再進(jìn)一步聚合、連接、形成沸石分子篩晶體。

，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。

雙相轉(zhuǎn)變機(jī)理
在人們對于沸石分子篩晶化究竟是通過液相轉(zhuǎn)變機(jī)理還是通過固相轉(zhuǎn)變機(jī)理爭執(zhí)不清時(shí)，八十年代之后，又有科學(xué)家提出了雙相轉(zhuǎn)變的機(jī)理。雙向轉(zhuǎn)變機(jī)理認(rèn)為液相轉(zhuǎn)變和固相轉(zhuǎn)變同時(shí)存在沸石分子篩晶化過程中，既可以分別發(fā)生在兩種晶化反應(yīng)體系中，也可以同時(shí)發(fā)生在一個(gè)體系中。
Gabelica等人從對ZSM-5分子篩以及Na Y沸石晶化的研究印證了雙相轉(zhuǎn)變機(jī)理的存在性。Iton等人在ZSM-5分子篩的晶化過程中應(yīng)用小角中子散射技術(shù)進(jìn)行研究，同時(shí)發(fā)現(xiàn)使用不同的硅源，ZSM-5沸石分子篩的晶化是遵循不同的機(jī)理進(jìn)行。從而得出即使是同一種類型沸石分子篩，在不同的晶化條件下其生長的機(jī)理是不一樣的結(jié)論。