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(shì)，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(gè)方面。

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(lái)描述的。例如，我們所熟悉的SOD籠它由八個(gè)六元環(huán)和六個(gè)四元環(huán)來(lái)組成的，一般簡(jiǎn)寫(xiě)成4668。不同的分子篩骨架會(huì)含有相同的籠狀結(jié)構(gòu)單元，換句話說(shuō)，同一個(gè)籠狀結(jié)構(gòu)單元通過(guò)不同連接方式會(huì)形成不同的分子篩骨架結(jié)構(gòu)類型。一個(gè)經(jīng)典的例子就是SOD籠。

液相轉(zhuǎn)變機(jī)理由Kerr和Ciric提出，與固相轉(zhuǎn)變機(jī)理的提出幾乎是在同一個(gè)時(shí)期。他們認(rèn)為：沸石分子篩晶體的成核和生長(zhǎng)是在溶液中直接進(jìn)行，初始凝膠慢慢的溶解到溶液中，生成了活性物種硅鋁酸根離子，然后再發(fā)生縮合，慢慢的形成了沸石分子篩所需要的結(jié)構(gòu)單元，再進(jìn)一步生成了沸石分子篩。

，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(jí)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(zhǎng)。在沸石分子篩的成核和晶體生長(zhǎng)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(xù)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(jié)果是凝膠的完全溶解，沸石分子篩晶體的完全生長(zhǎng)。

Zhdanov的實(shí)驗(yàn)表明，沸石分子篩晶體生長(zhǎng)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(yàn)結(jié)果支持了液相轉(zhuǎn)變機(jī)理。對(duì)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(duì)于沸石分子篩晶化究竟是通過(guò)液相轉(zhuǎn)變機(jī)理還是通過(guò)固相轉(zhuǎn)變機(jī)理爭(zhēng)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(guò)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(duì)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(guò)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(zhǎng)的機(jī)理是不一樣的結(jié)論。

反應(yīng)物的起始硅鋁比對(duì)終的反應(yīng)產(chǎn)物有很大的影響，但是這兩者又沒(méi)有一定的對(duì)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(duì)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(guò)調(diào)節(jié)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?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(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(jié)構(gòu)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(dǎo)致分子篩生長(zhǎng)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(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)。
對(duì)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(zhǎng)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(jí)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(jí)結(jié)構(gòu)單元。由此可見(jiàn)，在高溫水熱條件下，無(wú)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(guò)長(zhǎng)，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。