以分子篩為活性組分制得的催化劑(參見彩圖)。通常指沸石分子篩，是一類微孔型的晶體矽鋁酸鹽，其晶胞結構式為 Mx/n[(AlO2)x·(SiOO2)y]mH2O，式中M為化合價為n的陽離子；m為水分子數；x和y的總和為晶胞中四面體的總數。
ZSM-5型分子篩顆粒形貌(放大2000倍)
中國科學院大連化學物理研究所供稿
ZSM-5型分子篩模型
吉林大學化學系供稿
簡史 早在1915年就發現天然沸石分子篩對有機反應有催化作用。人工合成分子篩的進展，進一步開拓瞭這些材料在催化中的應用。1960年P.B.魏斯首先報導瞭小孔沸石作為擇形催化劑用於裂化、醇脫水和水合反應。1961年J.A.拉博研究瞭在載有少量貴金屬的各種分子篩催化劑上，石蠟烴的加氫異構化反應。此後，分子篩催化劑得到迅速發展和廣泛應用。目前人工合成分子篩的品種已達180種以上，但應用於工業催化反應的僅有八面沸石（X和Y型）、絲光沸石、毛沸石、ZSM-5和L型等少數幾種型號。最常見的是Y型，用於催化裂化和加氫裂化；ZSM－5型用於乙烯和苯的氣相烷基化、二甲苯異構化和臨氫降凝等過程；絲光沸石用於甲苯歧化反應。特別是采用瞭ZSM-5沸石催化劑後，使甲醇轉化成高辛烷值汽油得以工業化，為以煤作原料制取燃料油開辟瞭一條新路線。隨著科研工作的深入，分子篩催化劑在石油煉制、石油化工、環境保護等領域中的應用還在不斷發展。
性能 分子篩的晶體結構使它具有相當高的耐熱和耐水穩定性。例如，八面沸石的結構破壞溫度可達800°C以上，因而它用於催化裂化中的再生性能就優於老工藝中采用的無定形矽鋁催化劑。分子篩還具有與分子大小同數量級的微孔，隻能允許比它孔徑小的分子進出，因而某些中孔沸石就具有獨特的擇形催化作用。
擇形催化原理是：催化活性中心大多位於分子篩的內晶孔道中，因而隻有那些分子直徑比分子篩孔徑小的反應物分子才能進入內孔而起反應，稱為反應物的擇形選擇性。例如，在支鏈烴存在下，用鎳毛沸石作催化劑，可選擇性地裂解正烷烴，稱為擇形重整過程。其次，在孔道內生成的各種產物中，也隻有那些能夠從內孔迅速擴散出來的分子，才能以最終產物出現，稱為產物的擇形選擇性。例如，在ZSM-5型分子篩上的二甲苯異構化過程中，由於對二甲苯的擴散系數比鄰位及間位異構體大三個數量級，以致最終產物中對位異構體的產率遠高於熱力學平衡值。
此外，分子篩中具有可交換的陽離子，人們可以把不同種類、不同性質和價態的陽離子引進分子篩以改變其性能，使它具有特定的催化性質。通常，用多價陽離子進行交換後可改變分子篩的酸性和活性。例如，NaY型分子篩本身並不具有酸催化的性能，用稀土離子交換後得到的 REY型分子篩是目前工業上的優良催化裂化催化劑，它用過渡金屬離子進行交換，再經還原後，可得含有原子或微晶高分散狀態的金屬活性組分的雙功能催化劑。例如，NiREY型不但具有酸催化功能，還具有加氫活性，並且在加氫裂化反應中，對於含硫、含氮化合物具有高抗毒性能。
應用 分子篩催化劑通常用作固體酸催化劑，其活性中心為質子酸中心和路易斯酸中心（見酸堿理論）兩種。但分子篩催化劑也可形成堿中心，以催化堿式反應。例如甲苯和甲醇在酸性分子篩催化劑上，產物是二甲苯；然而在堿性KX和RbX型分子篩上，就發生側鏈烷基化，主要產物為乙苯和苯乙烯；酸性氣體氯化氫可使該催化劑中毒。
分子篩催化劑上的非酸式催化反應，日益引起人們的註意，包括氧化、還原、烯烴低聚、羰基化和水的分解等反應。例如，乙烯選擇性氧化成乙醛，可使用Pd2+、Cu2+-Y型催化劑；還原後的TeNaY型分子篩是正己烷脫氫環化的優良催化劑；RhNaY型分子篩可在非常溫和條件下使乙烯二聚成正丁烯；NiNaY型分子篩使乙炔高選擇性地三聚成苯，RhNaY型分子篩可使甲醇羰基化，生成乙酸甲酯等。上述這些反應中，催化劑中的活性中心皆為特定價態的金屬陽離子或其絡合物。在乙烯二聚反應中的活性中心可能是d8金屬離子：Rh+、Ni2+和Pb2+等。乙炔三聚的活性中心是 d軌道部分充滿並具有偶數電子的過渡金屬離子：d8(Ni2+、CO+)；d6(Fe2+)；和d4(Cr2+)等。關於上述反應的研究，對於發展催化劑理論甚為重要，因為它們關聯瞭均相和多相催化領域。不過在生產上，至今還沒有非酸式催化反應工業化的報道。
近年來將其他雜原子鎵、鍺、鐵、硼、磷、鉻、釩、鉬和砷等引入分子篩的矽鋁骨架中，以取代矽或鋁，所形成的雜原子沸石分子篩，具有某些特殊的催化性能。1982年報道瞭磷酸鋁分子篩系列的合成，1984年又出現瞭含矽磷酸鋁的分子篩系列。
參考書目
D.W.Breck，Zeolite Molecular Sieves，John Wiley &Sons，New York，1974.