分子篩就是用納米級的篩子篩分子。生活中的有毒有害氣體的空氣凈化、飲用水的凈化、醫(yī)療制氧等等，都是通過分子篩完成的。分子在通過不同的納米孔洞時(shí)，到底發(fā)生了什么，卻是一直困擾著科學(xué)界的

一大難題。

我是來自清華大學(xué)化工系的陳曉。如圖所示的這個(gè)篩子，我想大家一定都見過，也用過。它是用來篩面粉的。我手里的也是一個(gè)篩子，只是它是用來篩我們?nèi)庋劭床灰姷姆肿拥暮Y子，它叫分子篩。

分子篩其實(shí)在我們的生活中處處都可以看得見，有如我手中的面粉一樣的篩子，有這種圓形的柱狀的以及像磚塊一樣的篩子。大家肯定也看到了它除了形態(tài)不一樣以外，其實(shí)它的顏色也是各種各樣的。分子篩

在我們的生活中，處處都影響著我們的生活。譬如說，它可以以非常低的價(jià)格分離出來我們空氣中的氧氣，供給醫(yī)院的病人進(jìn)行呼吸。同時(shí)它還可以做成不同的顆粒來過濾掉泥沙，以及凈化我們水中的鎂和

鈣，然后軟化我們的水質(zhì)。同時(shí)它還是一種非常好的食品添加劑。

其實(shí)分子篩更廣泛的用途是用在我們的工業(yè)中。如左圖所示的這個(gè)大裝置一樣，在內(nèi)部它的分子篩其實(shí)可以催化裂解得到我們生活中汽車所需要的汽油。大家可能不知道70%的汽油就是來源于我們分子篩的催

化裂解，同時(shí)我們的分子篩還參與了80%的催化反應(yīng)。

其實(shí)我們的分子篩在其他的領(lǐng)域也發(fā)揮著它不可替代的作用。比如說，我們右圖中所示的這個(gè)二氧化碳的捕獲，二氧化碳的分離以及生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，然后還有汽車尾氣的處理等等。所以，分子篩它在我們的生

活的方方面面構(gòu)建著我們綠色低碳美麗的和諧的家園。

分子篩在我們的生活中處處可見它是怎么被發(fā)現(xiàn)，又如何發(fā)揮它的作用的呢？在這個(gè)過程中就不得不提一種礦物叫做沸石。沸石它是1756年由瑞典的礦物學(xué)家克朗斯特德在研究他的一個(gè)玄武巖的過程中無意間

發(fā)現(xiàn)的。沸石顧名思義是沸騰的石頭。確實(shí)有這么一類石頭能夠發(fā)生沸騰的現(xiàn)象，它會(huì)產(chǎn)生輕微的氣泡或者是輕微的沸騰的現(xiàn)象，是由于這個(gè)石頭內(nèi)部的孔道由于吸附了水分子而發(fā)生了沸騰。在吸附小分子的

過程中，它就有選擇性的吸附一些分子，而有一些進(jìn)不了這個(gè)孔道里面。這樣的話，它有另一個(gè)更為讓人耳熟能詳?shù)拿帧胺肿雍Y”。它就像篩子一樣過濾掉一些大的分子，而留下一些小的分子在孔道里邊。篩

掉一些，留下一些，所以它叫做分子篩。

分子篩1930年我們的人類S次解析出了它的晶體結(jié)構(gòu)，那人類又馬不停蹄地合成出了我們的人工分子篩。到了上世紀(jì)五十年代到六十年代的時(shí)候，其實(shí)人類已經(jīng)能夠發(fā)現(xiàn)很多的具有商業(yè)意義的分子篩，同時(shí)新

的分子篩和它的新的結(jié)構(gòu)也在不斷地涌現(xiàn)。它的問世其實(shí)是解決了我們工業(yè)界苯和甲苯這種結(jié)構(gòu)非常相近的分子難以分離的這么一個(gè)巨大的難題。

剛才講了分子篩它的應(yīng)用非常的廣泛，它的由來也非常的久遠(yuǎn)。它是一個(gè)樣的結(jié)構(gòu)呢？其實(shí)分子篩的結(jié)構(gòu)像我們的樂高一樣，它有初級的積木小方塊，經(jīng)過我們?nèi)祟惛挥袆?chuàng)造的雙手又能夠搭出來非常不一樣的

動(dòng)物也好，城堡也好，各式各樣的。分子篩也一樣。它其實(shí)初級結(jié)構(gòu)就是鋁、硅、磷的元素組成的一個(gè)硅氧四面體結(jié)構(gòu)——?jiǎng)傂缘墓柩跛拿骟w。然后通過氧和氧之間的原子橋連接，這樣的話就能夠形成環(huán)、棱

鏡各種各樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如左圖所示，科學(xué)家合成出來的貝塔分子篩，以及具有MFI結(jié)構(gòu)的ZSM-5分子篩。這些分子篩孔道尺寸是不一樣的，它們都有一個(gè)共同的特征，就是具有開放的籠狀的框架結(jié)構(gòu)，特定

的分子將能夠限域在它籠子里面。到目前為止，其實(shí)被專業(yè)的分子篩機(jī)構(gòu)認(rèn)證的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型已經(jīng)達(dá)到了251種，其中40多種是天然的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，剩下的210多種都是我們?nèi)斯ず铣沙鰜淼姆肿雍Y。