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。

分子篩的骨架結(jié)構(gòu)由初級結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行有限或者無限的連接后而形成的。有限的結(jié)構(gòu)單元，如次級結(jié)構(gòu)單元通常是指由TO4四面體通過共同使用的氧原子，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種次級結(jié)構(gòu)單元。例如4-4次級結(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程的真實(shí)物種。

SOD籠間通過本身的共面連接形成的是SOD沸石分子篩；SOD籠間通過雙四元環(huán)的連接，形成的是LTA型分子篩；SOD籠間通過雙六元環(huán)的連接，形成的是FAU和EMT沸石分子篩。
另外，在沸石分子篩骨架結(jié)構(gòu)中，常會(huì)發(fā)現(xiàn)一些特征的鏈和二維三連接的網(wǎng)層結(jié)構(gòu)以及周期性結(jié)構(gòu)單元（PBU）。我們?yōu)槌Ｒ姷奈宸N鏈狀結(jié)構(gòu)為是Pentasil鏈、雙鋸齒形鏈、雙之字形鏈、雙機(jī)軸鏈和短柱石鏈。由邊共享的籠所組成的Pentasil鏈?zhǔn)歉吖璺惺肿雍Y家族的一個(gè)特征鏈。具有代表性的，MFI的骨架結(jié)構(gòu)就是由Pentasil鏈構(gòu)成。平行堆積的二維三連接網(wǎng)層通過上下取向的三連接頂點(diǎn)間相互連接形成三維四連接的骨架結(jié)構(gòu)。例如，GIS類型骨架結(jié)構(gòu)是由4.82二維網(wǎng)層結(jié)構(gòu)上下連接而成。

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。

對于合成沸石分子篩，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(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)間過長，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。