沸石也稱為分子篩，是主要由SiO4和AlO4共角四面體結(jié)構(gòu)單元形成的結(jié)晶微孔材料，這些結(jié)構(gòu)單元形成具有明確定義的分子尺寸通道和空腔的三維(3D)骨架。晶體內(nèi)的空隙空間允許沸石根據(jù)分子的大小或幾何形狀區(qū)分分子。沸石具有可變的化學(xué)成分和獨特的孔隙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，已被廣泛用于工業(yè)應(yīng)用，例如吸附/分離、離子交換過程以及在煉油和精細(xì)化學(xué)品合成過程中用作催化劑。
沸石作為自然界中的礦物被發(fā)現(xiàn)，是一類重要的無機微孔結(jié)晶材料，其氧化物網(wǎng)絡(luò)由共角的TO4個原子組成，其中T是指四面體原子，最常見的是Si和Al。自發(fā)現(xiàn)以來，沸石在許多不同領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在催化、吸附/分離和離子交換過程中。
合成沸石最初完全由無機試劑制成，并進(jìn)行了許多實驗以確定各種堿金屬和堿土金屬的影響。1961年，倫敦帝國理工學(xué)院的RMBarrer教授開始試驗用四甲基銨(TMA+)3等有機陽離子代替部分堿金屬和堿土金屬陽離子，從而在沸石合成方面取得了重大進(jìn)展。
美孚石油公司的化學(xué)家也開始在沸石合成中使用有機陽離子，并于1967年成為第一個用有機陽離子制造新沸石結(jié)構(gòu)的研究小組，有機陽離子也被稱為模板或結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑(SDA)。即使在今天，使用新的SDA仍然是發(fā)現(xiàn)新沸石結(jié)構(gòu)的主要策略。模板是在凝膠化或成核過程中發(fā)生的現(xiàn)象，有機分子將氧化物四面體組織成圍繞自身的特定幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而為特定結(jié)構(gòu)類型提供初始構(gòu)建塊。沸石的合成方法很多，包括水熱/溶劑熱/電離熱方法，有時也通過干凝膠、微波輔助或無溶劑方法進(jìn)行合成。SDA在沸石的合成過程中是必不可少的。
沸石微孔具有分子大小，使其具有吸附性（Beta型沸石和Y型系列沸石）、催化性（SBA-15、SBA-16、MCM-41、Al-MCM-41、MCM-48、FDU-12、ZSM-5、ZSM-11、ZSM-22、ZSM-35、SAPO-11、SAPO-34、TS-1、SSZ-13和KIT-6）和離子交換（β沸石）)特性，這些特性在工業(yè)化學(xué)領(lǐng)域至關(guān)重要。此外，人們對與過程強化、綠色化學(xué)、混合材料、醫(yī)學(xué)、動物食品用途、光電應(yīng)用、多功能織物和納米技術(shù)相關(guān)的新型沸石應(yīng)用的研究越來越感興趣。
關(guān)于沸石吸附化學(xué)物質(zhì)的最基本的考慮因素是分子篩分。微孔大小決定了吸附分子對內(nèi)部吸附表面的可及性。動力學(xué)直徑太大而無法通過沸石孔的物質(zhì)被有效地“篩分”。這種“篩子”效應(yīng)可用于按大小和形狀分離分子。沸石對特定吸附物的選擇性取決于分子的空間效應(yīng)、磁化率和極化率。
沸石用于多個工業(yè)領(lǐng)域的許多分離和純化應(yīng)用，例如石油精煉過程、石化、天然氣處理、工業(yè)氣體生產(chǎn)和純化、特種化學(xué)品和制藥。沸石上的吸附在減少環(huán)境廢物應(yīng)用（即從工業(yè)廢氣中回收溶劑、放射性廢物管理和制造無磷酸鹽洗衣洗滌劑的助洗劑）中也發(fā)揮著相關(guān)作用。下表報告了用沸石進(jìn)行的代表性商業(yè)吸附分離。
沸石是一種結(jié)晶微孔材料，廣泛用于精煉和生產(chǎn)化學(xué)品和石化產(chǎn)品領(lǐng)域中。這些材料作為固體酸或堿性催化劑的優(yōu)點已在文獻(xiàn)中廣泛討論。特別是酸性沸石因其優(yōu)異的催化性能而被廣泛用作煉油和石化行業(yè)的催化劑，可以替代有害酸，減少鹽類和其他廢物，并防止工廠設(shè)備腐蝕。
在過去幾年中，使用酸性沸石作為催化劑合成化學(xué)中間體和精細(xì)化學(xué)品的工作量大大增加。沸石材料中孔隙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和孔隙尺寸的多樣性以及調(diào)節(jié)其酸度（或堿度）的可能性以及再生的可能性使這些材料成為合成精細(xì)化學(xué)品的有吸引力的多相催化劑。
并且，燃料電池有望為固定、移動和便攜式應(yīng)用提供清潔和高效的能源。為提高性能，沸石和介孔材料越來越多地用于燃料電池。它們已被用于增加質(zhì)子傳輸、減少燃料交叉和改善電解質(zhì)膜中的水管理。它們在燃料電池中用作電極和電催化劑，也用于燃料轉(zhuǎn)化、重整和儲存。沸石和分子篩在燃料電池研究中的貢獻(xiàn)主要分為三個部分：（1）電解質(zhì)膜中的沸石，（2）燃料電池電催化中的沸石，以及燃料電池燃料加工中的沸石。
