这就是ZSM-5型分子筛能作为一种良好的择形（Shape Selectivity）催化剂大量应用
于石油炼制与石油化学工业中的主要原因。分子筛与多孔材料半个世纪以来围绕着多孔
物质的三大传统应用领域的需要：1. 吸附材料，用于工业与环境上的分离与净化、干燥
领域；2. 催化材料，用于石油加工，石油化工，煤化工与精细化工等领域中大量的工业
催化过程的需要；以及3. 离子交换材料，大量应用于洗涤剂工业，矿厂与放射性废料与
废液的处理等等；这是分子筛与多孔物质久用不衰且至今尚在继续发展的原因。随着材图
1-6 HZSM－5 340℃下已烷与庚烷的相对裂解速率常数
图1-7 在HZSM-5孔道中甲苯岐化与甲醇烷基化反应反应物与生成物二甲苯的扩散
（Rel. D. 相对扩散系数） 12 料与科学领域上的交叉与渗透的日益广泛与深入，多孔物质在高新技术先进材料领域上
的应用（诸如微电子学，分子器件等等）与发展也正蓄势以待，前景无限。下面将分别
作简单的介绍。
1．2．1．微孔分子筛的传统应用领域与发展前景
自上世纪五十年代来，林德公司首次利用NaA型沸石分离正，异构烷烃以及继之而
来，六十年代初首次应用X-与Y-型沸石作为裂解催化剂的主要成分，从而改变了石油炼
制的面貌，使NaA、NaX与NaY型沸石开始大量应用于石油炼制与加工中的催化过程，
诸如应用于碳氢化合物的裂解，烷基化，加氢裂解，异构化，它们的加氢与脱氢，加氢
烷基化，甲烷化，择形重整，脱水，MTG，以及某些有机催化反应与无机催化反应中。
其次它们被大量应用于吸附分离过程，如天然气，裂解气等的干燥，脱CO2，脱硫等净
化领域与正异构烷烃的分离，二甲苯异构体分离，烯烃分离，O2-N2分离等分离领域以及很重要的作为主要成分应用于洗涤剂工业[5]。近半个世纪以来，分子筛作为主要的催
化材料，吸附分离材料与离子交换材料三大主要应用领域继续在石油加工，石油化工与
精细化工与日用化工中起着愈来愈重要的作用。据Christian Marcilly [19]在
2001年的统计
由于上述三大领域的需要，目前人工合成分子筛全世界的年产量已超过一百六十余万顿，
而天然沸石的年产量由于离子交换与吸附材料的需要，产量也已升至每年三十万顿以上
（约为总量的18％）。合成分子筛的年产总值据统计已超过二十亿美金（2.0G$）。而与
分子筛有关的催化与吸附等材料其年产总值则早已大大超过分子筛本身的价值。与六十
年代相比有了很大的增长[5]。虽然如此，分子筛在上述三大传统领域中的作用尚有很大
的发展前景，首先至今已知结构的分子筛已达一百四十五种，且从组分元素与骨架结构
的多样性来看，尚有很大的发展空间。然而至今为止真正已用于工业规模的仅LTA型，
FAU型，MOR型，LTL型，MFI型，BEA型，MTW型，CHA型，FER型，AEL或
TON型，（如SAPO-11与ZSM-22）等十余种，其次，近半个世纪来分子筛主要应用于
石油炼制与石油化工以及七十年代后期发展起来的某些精细化工与中间体化工
（Intermediacy Chemistry Process）。据推测，在未来的二十年中，由于精细化工与中间体
化工的大量发展的需要以及石油加工与石油化工传统应用领域的更新与发展，将进一步
推动分子筛在催化与吸附分离应用领域的大踏步发展。
据Christian Marcilly [19]在
2001年提出的看法单就未来二十年，石油加工与石油化工
发展的某些方向中分子筛的新机会就有：
?FCC：开发类似于ZSM-5型且具有高择形生产轻烯烃（C3 =－ C5
=）的新分子筛品种。
?HDC（加氢裂解）：开发多产中间馏分（Middle distillates）的分子筛催化剂新品种。
?脂肪烃烷基化（Aliphatic Alkylation）：开发具有比BEA型沸石更空旷三维骨架与
活性更好的分子筛催化剂新品种。
?烷烃的异构化：汽油馏分中C7－
C9烷烃高选择性异构化（二个或更多支链的烷烃）
分子筛催化剂新品种。
除上列所提出的外，再如脱腊（瓦斯油，HDC残留物，润滑油），中间馏分中（LCO
等）多芳烃的加氢解环，芳烃的转变，氢化加工等分子筛催化剂新品种的开发以及分子
筛吸附与分离材料的进一步优化与新品种的开发（针对以往晶体缺陷的存在，Si/Al比，
阳离子类型与在晶体中的位置，外表面性质与颗粒的尺寸与分布等的改进与优化方面均 13 大有发展空间）。上述发展前景主要还是建立在如何提高与改进微孔分子筛的择形与酸催
化性能的基础上。近二十年来由于新分子筛组成，类型与结构（SBU与孔结构）特征的
不断发展，推动了分子筛新催化领域的开拓诸如分子筛的碱催化，超大微孔分子筛催化
（Extra-large-pore Molecular Sieve Catalysis），氧化－还原催化与分子筛的手性催化
（Asymmetric Catalysis with Zeolite）等，以及双功能以至多功能分子筛催化剂的进步[20]。
这将为分子筛在催化与吸附分离领域的进一步发展提供了强有力的基础。
1．2．2．在高新技术先进材料应用领域的发展前景
在分子筛或微孔化合物的结构中存在12-，14-，16-，18-，20-与24-员环的大孔道与
超大微孔以及由二维或三维大孔道交叉形成的笼或晶穴（Cavity）如常见的FAU型沸石图
1-8 分子筛结构中五种重要的晶穴（Cavity） 14 中由 <111> 12 7.4×7.4*** 孔道交叉组成的八面沸石笼（内径～11.8 ?）（图1-8a），LTA
型沸石中的由 <100> 8 4.1×4.1***孔道交叉组成的a笼（内径～11.4 ?），EMC-2型沸石
中由 [001] 12 7.3×7.3* ? - [001] 12 6.5×7.5** 孔道交叉组成的EMT笼（内径～13.5 ?）
（图1-8b），MAPSO-46型分子筛中由 [001] 12 7.0×7.0* ? - [001] 8 4.0×4.0** 孔道交叉
组成的AFS笼（内径～14.0?）（图1-8c），DAF-1型分子筛中由12-，8-，10-员环孔道
交叉组成的DFO笼（内径～15.5?）（图1-8d），以及CLO型分子筛中由
<100> 20 4.0×13.2***|<100> 8 3.8×3.8*** 孔道交叉组成的具有最大内径（30 ?）的CLO
笼（图1-8e）。在这类具有较大体积的晶穴或笼内可以作为优良的主体Host（具有一定
的大小尺寸与特殊的形状与组分），通过瓶中造船路线（Ship in the bottle synthesis
Strategies）[21]，如在
FAU或APO4-5笼或孔道中制备染料复合体为进一步研究染料微激
光提供基础[22][23]；通过纳米化学反应路线技术（
Nano Chemistry Synthesis Techniques），
在FAU的八面沸石笼中制备Cd4S4半导体纳米团簇[24]，反应分二步进行：
第一步： H44Na11Y + 44 (CH3)2M ? (CH3M)44Na11Y + 44CH4?
（M＝Zn，Cd）
第二步： (CH3M)44Na11Y+29.84H2X ? (M5.5X3.73)H15.64 Na11Y + 44CH4（
X＝S，Se）
或通过“嫁接”（Graft）或“锚装”（Anchor）等方法组装上具有特定功能与性质的复杂图
1-9 八面沸石笼中半导体纳米团簇（Cd4S4）结构
图1-10 Y-型沸石八面沸石笼中QSE-Cd4S4团簇的量子点排列（
Quantum Dot Array） 15 分子，配合物，簇合物，金属有机化合物，超分子，各类团簇，纳米态，齐聚体与高聚
体等，在纳米级尺寸的笼（晶穴）以及孔道的限制空间内组装具有形形式式具有特殊功
能的化学个体。这正如Robert pool（Science 1994 March 25）所说地那样：“Zeolites―可
以起对化学反应进行精细控制的作用和制造尺寸最小的器件”上个世纪九十年初，中期，
以多伦多大学的Ozin G.，杜邦公司的Herron N，普渡大学的Bein T.，等科学家为主要代
表的一些研究组为多孔物质内制备量子点阵（Quautum Dot Array）,量子线，分子导线，
电子传输链，磁子以及具有特定性质的化学个体进行了大量研究，且为微电子学中的微
型器件，分子线路，光晶体管分子开关，传感器与光存储器等的开拓进行了大量的基础
研究，近十年来，随着有序介孔与大孔材料的兴起与发展，随着分子筛晶体膜以及毫米
甚至厘米级大单晶合成途径的成功开拓，使以多孔材料为外模板基质的高新先进材料的
应用开拓有了进一步的发展。近年来在下列一些方面有了很好的进展，诸如有些有望用
于大集成电路中具有低介电常数（lower dielectic constant）k值的多孔材料，（k值可达
1.45～2.1间大大低于SiO2）。
Fan H.等[26]在合成时藉助于聚丙二醇，以增加孔隙，结果
得到k=1.3的k值很低的多孔材料，目前低k值多孔材料已接近进入商品市场[1]。其次
如含钆沸石作为MRI的造影剂已于最近进入市场[1],
以染料-沸石材料复合体作为微型激
光（Zeolite－Dye Microlaser）[23]，[1]是近期兴起的另一应用领域等。微孔材料在高新技术应用领域中的前景虽然非常广阔与诱人，然而要实现这些理想尚有相当长的路要走。
1．2．3．介孔材料的主要应用领域与发展前景
自从1992年Mobil公司的科学家合成出MCM-41有序介孔材料以来[1-3],
人们对它们
的潜在应用进行了大量研究。在这些研究中，人们主要集中于它们在催化、吸附和制备
新的高新技术先进功能材料等方面，其中尤以催化材料的应用更为人们所注意。