自然界中存在一種天然硅鋁酸鹽，它們具有篩分分子、吸附、離子交換和催化作用。這種天然物質(zhì)稱為沸石，人工合成的沸石也稱為分子篩。

分子篩的主要結(jié)構(gòu)：
分子篩的化學(xué)組成通式為：(M)2/nO· Al2O3·xSiO2·pH2O，M代表金屬離子(人工合成時通常為Na)，n代表金屬離子價數(shù)， x代表SiO2的摩爾數(shù)，也稱為硅鋁比，p代表水的摩爾數(shù)。分子篩骨架的基本結(jié)構(gòu)是 SiO4和AlO4四面體，通過共有的氧原子結(jié)合而形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶。這種結(jié)合形式，構(gòu)成了具有分子級、孔徑均勻的空洞及孔道。由于結(jié)構(gòu)不同，形式不同，“籠”形的空間孔洞分為α、β、γ、六方柱、八面沸石等 “籠”的結(jié)構(gòu)。

由于AlO4四面體具有一個負(fù)電荷，可以結(jié)合鈉等離子，成為電中性。在水溶液中，Na 很容易與其他陽離子交換。大多數(shù)分子篩催化劑是多價金屬陽離子或H的交換物，分子篩具有酸性和對分子大小的選擇性，可以作為催化劑或載體使用。高二氧化硅沸石對有機(jī)基團(tuán)表現(xiàn)出很高的親和力，相比之下，低二氧化硅沸石由于具有Lewis和Bronsted酸特性而表現(xiàn)出親水性。 硅及鋁原子通過氧構(gòu)成氧環(huán)，氧環(huán)的大小決定沸石的細(xì)孔孔徑。每個氧環(huán)的氧原子數(shù)目為4～12個。通常具有分子篩作用的有八元環(huán)(0.4～0.5nm)、十元環(huán) (0.5～0.6nm) 及十二元環(huán) (0.7～ 0. 9nm)。具有十二元氧環(huán)的有Y型分子篩 (x= 3.1～6.0)和絲光沸石(x=9～11)。前者可用做裂化催化劑、雙功能催化劑，后者可用作的歧化催化劑。
十元氧環(huán)的有ZSM-5、ZSM-11等部分 ZSM系列分子篩。

按催化性質(zhì)，分子篩催化劑可以分為以下幾點(diǎn)：
1、酸催化劑，利用分子篩的表面酸性進(jìn)行催化反應(yīng)；
2、雙功能催化劑，分子篩可以負(fù)載鉑、鈀類的金屬，得到兼有金屬催化功能和酸催化功能的雙功能分子篩催化劑；
3、擇形催化劑，由于分子篩的催化作用一般發(fā)生在晶體內(nèi)空間，分子篩的孔徑大小和孔道結(jié)構(gòu)對催化活性和選擇性有很大的影響。分子篩具有規(guī)整而均勻的晶內(nèi)孔道，而且孔徑大小接近于分子尺寸，使分子篩的催化性能隨反應(yīng)物分子、產(chǎn)物分子或反應(yīng)中間物的幾何尺寸的變化而顯著變化。

分子篩是一類結(jié)晶的硅鋁酸鹽，由于它具有均一的孔徑和的比表面積，所以具有許多的特點(diǎn)。
1、按分子的大小和形狀不同的選擇吸附作用，即只吸附那些小于分子篩孔徑的分子；
2、對于小的極性分子和不飽和分子，具有選擇吸附性能，極性越大，不飽和度越高，其選擇吸附性越強(qiáng)；
3、具有強(qiáng)烈的吸水性。哪怕在較高的溫度、較大的空速和含水量較低的情況下，仍有相當(dāng)高的吸水容量。

分子篩基本特性：
分子篩對水或各種氣，液態(tài)化合物可逆吸附及脫附；
金屬陽離子易被交換；
分子篩內(nèi)部空腔和通道形成非常高的內(nèi)表面積。
1、根據(jù)分子大小和形狀的不同選擇吸附——分子篩效應(yīng)：分子篩晶體具有蜂窩狀的結(jié)構(gòu)，晶體內(nèi)的晶穴和孔道相互溝通，并且孔徑大小均勻，固定（分子篩空腔直徑一般在3—15埃之間），與通常分子的大小相當(dāng)，只有那些直徑比較小的分子才能通過沸石孔道被分子篩吸附，而構(gòu)型龐大的分子由于不能進(jìn)入沸石孔道，則不被分子篩吸附。而硅膠，活性氧化鋁和活性碳沒有均勻的孔徑，孔徑分布范圍十分寬廣，所以沒有篩分性能。
2、根據(jù)分子極性，不飽和度和極化率的選擇吸附：分子篩對于極性分子和不飽和分子有很高的親和力；在非極性分子中，對于極化率在的分子有較高的選擇吸附優(yōu)勢。此外，沸點(diǎn)越低的分子，越不易被分子篩所吸附。