沸石分子篩的廣泛應(yīng)用，在于它具有優(yōu)異的性能。為了深刻了解這些性能，就必須弄清分子篩的結(jié)構(gòu)，而深入研究分子篩的結(jié)構(gòu)與性能，反過(guò)來(lái)又將進(jìn)一步促進(jìn)它的應(yīng)用和發(fā)展。 分子篩是一種晶體硅鋁酸鹽，因而，可以應(yīng)用x-射線衍射進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。通常合成分子篩是104以下的粉末，在使用粉末衍射法進(jìn)行測(cè)試時(shí)，對(duì)于對(duì)稱性較差的沸石類型，指標(biāo)化及搜集強(qiáng)度的工作都十分困難，因此，到目前為止，僅確定了四十多種沸石的結(jié)構(gòu)，還有一半左右尚未測(cè)定出來(lái)。

倘若能夠得到較大的佛石單晶，采用x-射線衍射的單晶轉(zhuǎn)動(dòng)法更為有效。較大的A型分子篩單晶可由種子晶體的再結(jié)晶得到。用x-射線衍射的單晶轉(zhuǎn)動(dòng)法，不僅可在指標(biāo)化之前，引出晶胞參數(shù)，確定骨架結(jié)構(gòu)，而且還可以推定出非骨架原子（或離子）和分子和位置。每一種分子篩都有特征的x-射線粉末衍射圖樣，因此由衍射圖樣的比較，可以確定沸石的類型。非晶態(tài)度的凝膠不產(chǎn)生衍射，故x-射線分析也可以用來(lái)觀察分子篩結(jié)晶的情況，混和物的衍射圖樣，由各組分的粉末線迭合而成，并且衍射強(qiáng)度隨含量而變化。所以x-射線行射也用以確定分子篩的純度。

現(xiàn)在又有一種新的紅外光譜法測(cè)定分子篩的結(jié)構(gòu)。通過(guò)測(cè)定已知結(jié)構(gòu)分子篩的紅外光譜，找出普帶的特征頻率與骨架結(jié)構(gòu)基團(tuán)間的關(guān)系，進(jìn)而測(cè)定未知結(jié)構(gòu)的光譜，推導(dǎo)出骨架結(jié)構(gòu)。 一般采用頻率1300-200厘米，的紅外線。因?yàn)檫@一范圍包含著（Si，Al）0，四面體的基本振動(dòng)，反映出骨架結(jié)構(gòu)的特征。目前，紅外光譜已用于測(cè)定沸石骨架的結(jié)構(gòu)類型，結(jié)構(gòu)基團(tuán)、骨架的硅鋁組成，熱分解過(guò)程中結(jié)構(gòu)的變化和脫水、脫羥基過(guò)程中陽(yáng)離子的遷移等。

在分子篩的應(yīng)用中，表面性質(zhì)十分重要。借助紅外光譜，我們可以更透徹地了解沸石的表面性質(zhì)以及在各種處理中的變化，如根據(jù)吸附分子引起的光譜變化，就可知道沸石表面與吸附分子相互作用，吸附分子的位置以及催化活性和表面性質(zhì)的關(guān)系等。由于紅外光譜的高度靈敏性，沸石結(jié)構(gòu)的微小變化都在光譜中得到反映 其他的物理測(cè)試技術(shù)如紫外光譜等也可以幫助確定分子篩的結(jié)構(gòu)，但目前主要采用的是x- 射線衍射和紅外光譜法。

沸石A、沸石x、沸石Y和絲光沸石應(yīng)用最廣，對(duì)它們的結(jié)構(gòu)和性能的研究也最為深刻。

第一節(jié)分子篩結(jié)構(gòu)概述 分子篩是一類具有骨架結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽晶體，晶體內(nèi)的陽(yáng)離子和水分子在骨架中有很大的移動(dòng)自由度，可進(jìn)行陽(yáng)離子交換和可逆地脫水。 分子篩的化學(xué)組成可用以下實(shí)驗(yàn)式表示：M₂/n0.Al₂0₃.xSiO₂ yH₂O M是金屬離子n是M的價(jià)數(shù)x是Si0₂的分子數(shù)，也是SiO₂/Al₂0₃；克分子比.y是水分子數(shù). 上式可以改寫(xiě)成Mpinl（AIO₂），_p()_ql yH₂O P是AI0分子數(shù)q是SiO₂分子數(shù).M.n.y同上由上式可以看出：每個(gè)鋁原子和硅原子平均加起來(lái)都有二個(gè)氧原子·若金屬原子M的化合價(jià)n=1，則M的原子數(shù)等于鋁原子數(shù)，若n=2，則M的原子數(shù)等于鋁原子數(shù)的一半。各

種分子篩的區(qū)別，首先是化學(xué)組成的不同，如經(jīng)驗(yàn)式中的M可為Na、K，Li、Ca，Mg等金屬離子，也可以是有機(jī)胺或復(fù)合離子。 化學(xué)組成的一個(gè)重要區(qū)別是硅鋁克分子比的不同。例如，沸石A、沸石x、沸石Y和絲光沸石的硅鋁比分別為1.5-2，2.1-3.0、3.1-6.0和9-11。 當(dāng)式中的x數(shù)值不同時(shí)，分子篩的抗酸性、熱穩(wěn)定性以及催化活性等都不同，一般 的數(shù)值越大，而酸性和熱穩(wěn)定性越高。各種分子篩最根本的區(qū)別是晶體結(jié)構(gòu)的不同，因而，不同的分子篩具有不同的性質(zhì)。