沸石是具有微孔孔的铝硅酸盐矿物，在工业中广泛用作吸附剂和催化剂。瑞典矿物学家Axel Fredrik Cronstedt于1756年创造了沸石一词，因为他发现快速加热一种假定为辉沸石的材料会从材料吸附的水中产生大量蒸汽。本文将研究沸石化学、沸石用途、沸石性质和沸石类型。
沸石化学结构
所有沸石配方均由硅铝酸盐基质组成，硅铝酸盐基质具有四面体排列的硅(Si4+)和铝(Al3+)阳离子，被四个氧阴离子(O2-)包围。Si-O和Al-O键中的每个氧离子结合两个阳离子并由两个四面体共享，从而形成SiO2和AlO2四面体结构单元的大分子三维结构。这种原子排列中的每个四面体都有四个围绕Si或Al阳离子的O原子，从而产生硅酸盐四面体的三维结构，Si:O比为1:2。
沸石结构
沸石矿物是一种晶体材料，其结构由连接的四面体组成，每个四面体都包含四个围绕一个阳离子的O原子。在这个系统中可以找到通道和笼子形式的开放空腔。这些通常被H2O分子和通常可交换的骨架外阳离子占据。客体生物可以通过通道移动，因为它们足够宽。脱水发生在水合相中，温度主要低于400°C，并且基本上是可逆的。(OH,F)基团将通过占据不与相邻四面体共享的四面体顶点来破坏结构。
沸石性质
沸石具有允许多种阳离子通过的多孔结构，包括Na+、K+、Ca2+、Mg2+等。在接触溶液中，这些正离子被松散地保持，可以很容易地与其他离子交换。方沸石、菱沸石、斜发沸石、heulandite、natrolite、phillipsite和stilbite是一些更常见的沸石类型（沸石矿物）。钠沸石的分子式是Na2Al2Si3O102H2O，它是沸石矿物的一个例子。这些阳离子交换沸石具有不同的酸度并催化多种酸催化反应。
沸石是“分子筛”类微孔固体的硅铝酸盐成员，其主要由硅、铝、氧和金属如钛、锡和锌组成。“分子筛”一词是指这些材料的一种特性，它允许它们使用尺寸排除程序选择性地对分子进行分类。这是由于非常规则的分子级孔结构。通道的测量指定了可以穿透沸石孔隙的分子或离子物质的最大尺寸。这些通常由孔径的环尺寸定义，例如，术语“八环”指的是由八个四面体配位的硅（或铝）原子和八个氧原子组成的闭环。由于许多因素，例如由单元键合引起的应变或一些环的氧原子与结构内的阳离子配位，这些环并不总是完全对称的。结果，许多沸石的孔不是圆柱形的。
沸石用途
由于其多功能性和适应性，沸石多年来引起了研究人员和科学家的极大兴趣。自1756年发现沸石以来，人们已发现它们是强吸附剂、离子交换剂和分子筛。特别是沸石的分子筛性能在工业上得到广泛应用。
工业废水处理：对高质量饮用水的需求不断增长，因此需要对各种来源的水进行净化，包括自然、商业、农业和市政废水。因此，使用天然沸石作为去除废水污染物的试剂引起了很多兴趣，并引发了大量研究。
工业：沸石与其他介孔材料（如MCM-41）一样，通常用作石油化工行业的催化剂，如流化催化裂化和加氢裂化。分子被沸石限制在狭小的空间内，导致结构和反应性变化。酸性沸石也是强固态固体酸，可进行多种酸催化反应，包括异构化、烷基化和裂化。
沸石也用作吸附剂和催化剂。由于其明确的孔结构和可调节的酸度，它们在广泛的反应中具有高度活性。
沸石具有精确和特定气体分离的能力，例如从低品位天然气流中去除水、二氧化碳和二氧化硫。惰性气体、N2、O2、氟利昂和甲醛是其他分离的例子。
沸石可用于热化学储存从太阳能集热器收集的太阳能热，以及用于吸附制冷。在这些应用中使用了它们的高吸附热和水合和脱水能力，同时保持结构完整性。天然沸石可用于提取废热和太阳能热能，因为它们的吸湿性和从脱水状态转变为水合状态时的固有放热（能量释放）反应。在低温吸附真空泵中，沸石用作分子筛。
在温拌沥青混凝土的制造中，沸石用作添加剂。它们通过降低沥青混凝土制造和铺设过程中的温度来提供帮助，从而减少化石燃料的消耗，从而减少释放的二氧化碳、气溶胶和蒸汽。热混合沥青中的沸石使压实更简单，并且在一定程度上允许寒冷天气摊铺和更长的运输。
