分子篩是一種人工合成的具有篩選分子作用的水合硅鋁酸鹽(泡沸石)或天然沸石。其化學(xué)通式為(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O，M′、M分別為一價、二價陽離子如K+、Na+和Ca2+、Ba2+等。它在結(jié)構(gòu)上有許多孔徑均勻的孔道和排列整齊的孔穴，不同孔徑的分子篩把不同大小和形狀分子分開。根據(jù)SiO2和Al2O3的分子比不同，得到不同孔徑的分子篩。

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基團表現(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。

分子篩的吸附特性：
分子篩對于H2O、NH3、H2S、CO2等高分子極性具有很高的親和力，特別是對于水，在低分壓（甚至在133帕以下）或低濃度，高溫（甚至在100℃以上）等十分苛刻的條件下仍有很高的吸附容量；
1、低分壓或低濃度下的吸附：在相對濕度30% 時分子篩的吸水量比硅膠,活性氧化鋁都高。隨著相對濕度的降低，分子篩的性越發(fā)顯著，而硅膠，活性氧化鋁隨著濕度的增加，吸附量不斷增加，在相對濕度很低時，它們的吸附量很少；
2、高溫吸附：分子篩是可用的高溫吸附劑。在100 ℃和1.3 %相對濕度時分子篩可吸附15%重量的水分,比相同條件下活性氧化鋁的吸水量大10倍;而比硅膠大20倍以上。所以在較高的溫度下，分子篩仍能吸附相當(dāng)數(shù)量的水分，而活性氧化鋁，特別是硅膠，大大喪失了吸附能力；
3、高速吸附：分子篩對像水等極性分子在分壓或濃度很低時的吸附速率要遠遠超過硅膠，活性氧化鋁。雖然在相對濕度很高時，硅膠的平衡吸水量要分子篩，但隨著吸附質(zhì)的線速度的提高，硅膠的吸水率越來越不如分子篩。

分子篩的催化性能：
分子篩晶體具有均勻的孔結(jié)構(gòu)，孔徑的大小與通常分子相當(dāng)；它們具有很大的表面積。而且表面極性很高；平衡骨架負電荷的陽離子，可進行離子交換；一些具有催化活性的金屬也可以交換導(dǎo)入晶體，然后以的分散度還原為元素狀態(tài)；同時分子篩骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性很高。這些結(jié)構(gòu)性質(zhì)，使分子篩不僅成為優(yōu)良的吸附劑，而且成為有效的催化劑和催化劑載體。

4A分子篩是一種堿金屬硅鋁酸鹽，能吸附水、NH3、H2S、二氧化硫、二氧化碳、C2H5OH、C2H6、C2H4等臨界直徑不大于4A的分子。廣泛應(yīng)用于氣體、液體的干燥，也可用于某些氣體或液體的精制和提純，如氬氣的制取。