1936年,用酸洗過的天然粘土作為石油裂化催化劑,這是分子篩催化劑的先導(dǎo)。隨后,又使用無定形的氧化硅-氧化鋁固體,可獲得較高的裂化效果。到了20世紀(jì)50~60年代,才發(fā)現(xiàn)使用以沸石為基礎(chǔ)的石油裂化催化劑可以顯著提高裂化效率。
以沸石為基礎(chǔ)的催化劑稱為分子篩催化劑。分子篩是一種結(jié)晶型的鋁硅酸鹽,其晶體結(jié)構(gòu)中有規(guī)整而均勻的孔道,孔徑為分子大小的數(shù)量級(jí),它只允許直徑比孔徑小的分子進(jìn)入,而將直徑比孔徑大的分子“統(tǒng)統(tǒng)拒之門外”,因此它能將混合物中的分子按大小加以篩分,故名分子篩。
分子篩有天然沸石和人造沸石兩種。天然沸石大部分由火山凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)沉積巖在海相或湖相環(huán)境中形成,但它的資源畢竟有限,而且由于產(chǎn)地不同,天然沸石的組成和性質(zhì)經(jīng)常發(fā)生變化,難以成為理想的催化劑。因此,化學(xué)家就設(shè)法利用嚴(yán)格控制純度、組成和性質(zhì)的方法,仿照天然沸石的結(jié)構(gòu)進(jìn)行人工合成,這樣合成出來的具有高效催化性能的物質(zhì)稱為合成沸石分子篩,它是一種結(jié)晶型的水合鋁硅酸鹽,是一種多孔物質(zhì),晶體中有均勻的孔結(jié)構(gòu)。
分子篩催化劑除了用于石油催化裂化之外,還用于加氫裂化、烷烴異構(gòu)化、二甲苯異構(gòu)化、乙苯合成以及甲醇合成汽油等。