自然界中存在一種天然硅鋁酸鹽——沸石，它們具有篩分分子、吸附、離子交換和催化作用。人工合成的沸石同樣被稱為分子篩。其化學組成通式為 ((Mn+)\frac{2}{n}O·Al_2O_3·xSiO_2·pH_2O) ，其中 M 代表金屬離子（人工合成時通常為 Na+），n 表示金屬離子價數，x 代表 SiO2 的摩爾數，即硅鋁比，p 代表水的摩爾數。分子篩的基本骨架結構由 SiO4 和 AlO4 四面體構成，通過共有的氧原子結合形成三維網狀結晶結構，并具有分子級、孔徑均勻的小空洞和孔道。

不同類型的分子篩因其結構差異而分為 α、β、γ、六方柱、八面沸石等“籠”形空間。A 型、X 型和 Y 型分子篩的晶體結構如圖 1 所示。

在水溶液中，AlO4 四面體帶負電荷可結合鈉離子等正離子，成為電中性。大多數分子篩催化劑是多價金屬陽離子或 H+ 的交換物。它們具有酸性和對分子大小的選擇性，并可用作催化劑或載體。硅和鋁原子通過氧形成氧環，氧環的尺寸決定了沸石的細孔徑；通常情況下，八元環 (0.4～0.5nm)、十元環 (0.5～0.6nm) 和十二元環 (0.7～0.9nm) 的分子篩具有分子篩作用。

Y 型分子篩和絲光沸石分別含有十二元氧環，前者可用作裂化催化劑和雙功能催化劑，后者則適用于甲苯的歧化反應。十元氧環常見于 ZSM-5、ZSM-11 等部分 ZSM 系列分子篩；八元氧環見于 A 型分子篩、T 型分子篩及 ZSM-34 等，它們的孔徑非常小，只有直鏈烴才能進入細孔中。

以分子篩為催化活性組分或主要活性組分的催化劑稱為分子篩催化劑。這類催化劑具有離子交換性能和均一的分子大小孔道，擁有優異的酸催化活性，并表現出良好的熱穩定性和水熱穩定性，常用于多種反應中以實現高活性、高選擇性。

在化學工業、石油工業以及其他相關領域及實驗中，分子篩廣泛用作固體吸附劑。經過適當處理（如加熱）可使被吸附物質解吸，這一過程稱為“再生”，從而使得分子篩可以重復使用。其主要應用于氣體和液體的干燥以及化合物脫水，包括分離或純化特定組分。

作為活性組分的催化劑通常只含有 5～15% 的分子篩，其余部分為基質，后者常由難熔無機氧化物或其混合物及粘土組成。通式中的 M 常見離子有 Na+、K+、Ca2+ 等，這些離子可被半徑較小、電荷較多的金屬離子部分或完全取代，從而影響分子篩性能并賦予特定催化特性。近年來，鎵、鍺、鐵、硼、磷、鉻、釩、鉬和砷等其他原子引入到分子篩的硅鋁骨架中替代（或部分替代）硅或鋁，形成的雜原子分子篩具有特殊的催化性能。1982 年報道了磷酸鋁分子篩系列合成，并在 1984 年出現了含硅磷酸鋁分子篩。

此外，分子篩還可用于汽油、噴氣燃料及柴油等的脫蠟操作，稱為分子篩脫蠟。該信息由 ChemicalBook 的曉楠編輯整理。