汽車尾氣凈化專利技術(shù)分析

1、汽車尾氣凈化專利技術(shù)分析2009年3月目 錄第一章概述1一、汽車尾氣凈化技術(shù)簡(jiǎn)介1二、汽車尾氣凈化技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r1三、課題研究的目的和意義2四、課題研究的主要內(nèi)容2第二章分析樣本的構(gòu)成3一、使用的檢索系統(tǒng)以及檢索的數(shù)據(jù)庫(kù)3二、檢索的時(shí)間范圍3三、檢索用到的ipc分類號(hào)、ecla分類號(hào)和關(guān)鍵詞3(一) ipc分類號(hào)3(二) ecla分類號(hào)4(三) 關(guān)鍵詞41. cprs中使用的關(guān)鍵詞42. epoque中使用的關(guān)鍵詞4(四) 檢索策略5(五) 檢索結(jié)果5第三章 機(jī)外凈化專利申請(qǐng)狀況分析（epoque）7第一節(jié) 汽車尾氣凈化催化劑的專利申請(qǐng)狀況7一、專利申請(qǐng)的總體狀況分析7（一）前言7（二）

2、相關(guān)專利申請(qǐng)的國(guó)家和地區(qū)分布7（三）相關(guān)專利申請(qǐng)的年代分布91汽車尾氣凈化催化劑總體專利申請(qǐng)量的年代分布92pct申請(qǐng)量的年代分布113日本專利申請(qǐng)量的年代分布114美國(guó)專利申請(qǐng)量的年代分布12（四）汽車尾氣凈化催化劑專利申請(qǐng)的主要申請(qǐng)人13二、主要技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)狀況13（一）汽車尾氣凈化催化劑技術(shù)構(gòu)成分析13（二）汽車尾氣凈化催化劑專利申請(qǐng)量的分布狀況14（三）載體技術(shù)的專利申請(qǐng)狀況141載體的分類142載體技術(shù)的專利申請(qǐng)狀況153金屬載體的專利申請(qǐng)狀況154陶瓷載體的專利申請(qǐng)狀況175氧化物載體的專利申請(qǐng)狀況196其它載體的專利申請(qǐng)狀況21（四）活性組分相關(guān)專利申請(qǐng)狀況231活性組分的

3、概況232活性組分相關(guān)專利申請(qǐng)狀況233貴金屬活性組分的專利申請(qǐng)狀況244非貴金屬活性組分的專利申請(qǐng)狀況265貴金屬/非貴金屬活性組分的專利申請(qǐng)狀況296其它活性組分的專利申請(qǐng)狀況34第二節(jié) 排氣凈化裝置及方法的專利申請(qǐng)狀況34一、專利申請(qǐng)的總體狀況分析34（一）前言34（二）相關(guān)專利申請(qǐng)的國(guó)家和地區(qū)分布35（三）相關(guān)專利申請(qǐng)的年代分布361世界各國(guó)相關(guān)專利申請(qǐng)年度申請(qǐng)量分布362日本相關(guān)專利申請(qǐng)年度申請(qǐng)量分布373美國(guó)相關(guān)專利申請(qǐng)年度申請(qǐng)量分布384德國(guó)相關(guān)專利申請(qǐng)年度申請(qǐng)量分布39（四）發(fā)動(dòng)機(jī)排氣凈化裝置及方法相關(guān)專利申請(qǐng)的主要申請(qǐng)人39二、主要技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)狀況40（一）廢氣排放控制

4、領(lǐng)域相關(guān)專利申請(qǐng)狀況411空燃比的控制工藝專利申請(qǐng)狀況412催化轉(zhuǎn)化器的監(jiān)控工藝專利申請(qǐng)狀況433點(diǎn)火系統(tǒng)的控制工藝專利申請(qǐng)狀況454二次空氣供給工藝專利申請(qǐng)狀況475渦輪增壓工藝專利申請(qǐng)狀況486廢氣再循環(huán)（egr）工藝專利申請(qǐng)狀況50（二）催化轉(zhuǎn)化器技術(shù)的專利申請(qǐng)狀況511催化轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)的專利申請(qǐng)狀況522還原型催化轉(zhuǎn)化器的專利申請(qǐng)狀況533氧化型催化轉(zhuǎn)化器的專利申請(qǐng)狀況554三元催化轉(zhuǎn)化器的專利申請(qǐng)狀況565sox捕集器的專利申請(qǐng)狀況586顆粒物捕集器（dpf）的專利申請(qǐng)狀況59（三）低溫等離子體技術(shù)的專利申請(qǐng)狀況611低溫等離子體專利申請(qǐng)的年代分布612、低溫等離子體專利申請(qǐng)的主要申請(qǐng)

5、人623、低溫等離子體的重點(diǎn)專利技術(shù)62第四章 機(jī)內(nèi)凈化專利申請(qǐng)狀況分析（epoque）63一、專利申請(qǐng)的總體狀況分析63（一）前言63（二）相關(guān)專利申請(qǐng)的國(guó)家和地區(qū)分布63（三）相關(guān)專利申請(qǐng)的年代分布65（四）機(jī)內(nèi)凈化領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的主要申請(qǐng)人65二、主要技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)狀況66（一）供油氣系統(tǒng)的專利申請(qǐng)狀況66（二）燃燒控制領(lǐng)域的專利申請(qǐng)狀況69（三）內(nèi)燃機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)狀況72第五章中國(guó)相關(guān)專利申請(qǐng)狀況分析（cprs）75第一節(jié) 中國(guó)相關(guān)專利申請(qǐng)的總體狀況75一、前言75二、中國(guó)相關(guān)專利申請(qǐng)的年代分布75三、申請(qǐng)人的國(guó)家地區(qū)分布76四、申請(qǐng)人排名分析77五、申請(qǐng)人類型分析78六、

6、相關(guān)專利申請(qǐng)的類型分析80七、相關(guān)專利申請(qǐng)的技術(shù)領(lǐng)域分析82第二節(jié) 機(jī)外凈化中國(guó)專利狀況分析84一、前言84二、 催化劑相關(guān)專利申請(qǐng)狀況84(一) 催化劑相關(guān)專利申請(qǐng)的年代分布84(二) 催化劑相關(guān)專利申請(qǐng)人的國(guó)家地區(qū)分布85(三) 催化劑相關(guān)專利申請(qǐng)的主要申請(qǐng)人86(四) 催化劑相關(guān)專利申請(qǐng)的技術(shù)構(gòu)成分析871.催化劑相關(guān)專利申請(qǐng)的總體技術(shù)構(gòu)成872.載體技術(shù)的專利申請(qǐng)狀況873.活性成分的專利申請(qǐng)狀況894.所要解決的技術(shù)問(wèn)題的專利申請(qǐng)狀況935.催化劑的重點(diǎn)專利技術(shù)94三、 排氣凈化裝置及方法的專利申請(qǐng)狀況96(一) 排氣凈化裝置及方法專利申請(qǐng)的年代分布96(二) 排氣凈化裝置及方法專利

7、申請(qǐng)人的國(guó)家地區(qū)分布96(三) 排氣凈化裝置及方法專利申請(qǐng)的主要申請(qǐng)人97(四) 排氣凈化裝置及方法相關(guān)專利申請(qǐng)的技術(shù)構(gòu)成分析981. 排氣凈化裝置及方法相關(guān)專利申請(qǐng)的總體技術(shù)構(gòu)成982. 催化轉(zhuǎn)化器的專利申請(qǐng)狀況983. 催化轉(zhuǎn)化器配套裝置的專利申請(qǐng)狀況1004. 催化凈化方法的專利申請(qǐng)狀況1005. 非催化凈化方法及裝置的專利申請(qǐng)狀況1016. 排氣凈化裝置與方法的重點(diǎn)專利技術(shù)102第三節(jié) 機(jī)內(nèi)凈化中國(guó)專利狀況分析103一、前言103二、機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)相關(guān)專利申請(qǐng)分析104(一) 供油氣系統(tǒng)的專利申請(qǐng)狀況104(二) 點(diǎn)火系統(tǒng)的專利申請(qǐng)狀況106(三) 改善燃油技術(shù)的的專利申請(qǐng)狀況108(四

8、) 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的專利申請(qǐng)狀況111(五) 燃燒控制的專利申請(qǐng)狀況112(六) 機(jī)內(nèi)凈化的重點(diǎn)專利技術(shù)113第四節(jié) 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社中國(guó)專利申請(qǐng)分析115一、概述115二、豐田自動(dòng)車株式會(huì)社在中國(guó)相關(guān)專利申請(qǐng)的年代分布115三、豐田自動(dòng)車株式會(huì)社在中國(guó)專利申請(qǐng)的技術(shù)領(lǐng)域116第六章對(duì)我國(guó)汽車尾氣凈化專利技術(shù)發(fā)展的建議121一、國(guó)內(nèi)差距121二、形成差距的原因1221聯(lián)合研發(fā)不足1222遭遇專利壁壘122三、我國(guó)汽車尾氣凈化技術(shù)的研發(fā)方向122（一）催化劑的研發(fā)1231汽車?yán)鋯?dòng)排放1232稀薄燃燒條件下nox 的凈化消除123（二）低溫等離子體技術(shù)1241反應(yīng)機(jī)理1252電源的設(shè)計(jì)1253反應(yīng)

9、器的設(shè)計(jì)125第七章總結(jié)與展望127參考文獻(xiàn)5第一章概述一、汽車尾氣凈化技術(shù)簡(jiǎn)介汽車排放的尾氣造成的污染，已成為城市大氣污染的主要來(lái)源之一。汽車尾氣中含有大量的nox、hc及co等污染物，其中nox是形成大氣中光化學(xué)煙霧和酸雨的主要原因。為減小汽車尾氣對(duì)人類及生態(tài)系統(tǒng)的不利影響，世界各國(guó)對(duì)尾氣中有害氣體的排放限制日趨嚴(yán)格。這就對(duì)汽車尾氣凈化技術(shù)提出了更高的要求。汽車尾氣凈化方法主要有機(jī)內(nèi)凈化和機(jī)外凈化兩大類。機(jī)內(nèi)凈化是改進(jìn)汽車內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)和燃燒狀況，如改進(jìn)化油器、點(diǎn)火系統(tǒng)及燃燒系統(tǒng)、用電子方式控制汽油噴射、把甲醇和天然氣作為替代燃料等。機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)只能減少有害氣體的生成量。為使汽車尾氣排放達(dá)到更

10、加嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，就需在汽車尾氣排入大氣之前，利用催化轉(zhuǎn)化裝置等進(jìn)一步將其轉(zhuǎn)化為無(wú)害氣體，這就是機(jī)外凈化。機(jī)外凈化是對(duì)排放廢氣后進(jìn)行處理凈化，如采用空氣噴射、氧化型反應(yīng)器和三元催化反應(yīng)器等方法，其研究主要集中在催化凈化上，而催化劑又是催化效果的關(guān)鍵1。除了機(jī)內(nèi)凈化和機(jī)外凈化這兩種最主要的凈化技術(shù)之外，還有通過(guò)提高燃油品質(zhì)和清潔替代燃料等技術(shù)領(lǐng)域。二、汽車尾氣凈化技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r近年來(lái)，我國(guó)的汽車保有量增長(zhǎng)迅速，汽車尾氣污染的問(wèn)題也日益嚴(yán)峻，為此，我國(guó)也對(duì)汽車尾氣的排放制定了較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，但是同發(fā)達(dá)國(guó)家正在實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)相比，還有著較大的差距。其中很重要的一項(xiàng)原因，就是我國(guó)的汽車尾氣凈化技術(shù)尚

11、未能達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，這也是我國(guó)的汽車企業(yè)和相關(guān)科研院所面臨的一項(xiàng)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。由于機(jī)內(nèi)凈化只能減少污染物的生成，不能從根本上除去污染物，特別是nox，因而從發(fā)展的角度來(lái)看，機(jī)外凈化將成為今后汽車尾氣凈化的主導(dǎo)方向。我國(guó)也正在將機(jī)外凈化作為主要的研究方向。機(jī)外凈化最有效的方法是采用催化轉(zhuǎn)化法，即使co、hc、nox經(jīng)過(guò)催化反應(yīng)后成為對(duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)。當(dāng)前發(fā)達(dá)國(guó)家一般都采用三元催化轉(zhuǎn)化裝置來(lái)凈化尾氣，但由于這種催化劑對(duì)燃油和發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)要求較高，且貴金屬原料價(jià)格昂貴，以及我國(guó)貴金屬資源匱乏，在我國(guó)現(xiàn)有的狀況下難以推行。國(guó)內(nèi)對(duì)于稀土催化劑凈化尾氣的研究比較熱衷，這主要是因?yàn)槲覈?guó)的稀土資源豐富，價(jià)格

12、便宜，國(guó)家現(xiàn)行的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)又偏低，希望用稀土催化劑暫時(shí)解決凈化問(wèn)題。稀土催化劑是二元催化劑，可凈化汽車尾氣中的co、hc，但它有許多不足之處，例如不能除去nox、容易造成二次污染、熱穩(wěn)定性差等。鑒于此，用稀土金屬取代三元催化劑中的部分貴金屬、研究開(kāi)發(fā)貴金屬-稀土復(fù)合催化劑和貴金屬-稀土-過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合催化劑，逐漸成為研究熱點(diǎn)。三、課題研究的目的和意義在汽車尾氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重、尾氣凈化技術(shù)越來(lái)越受到重視的背景下，本課題希望通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外汽車尾氣凈化專利技術(shù)的調(diào)查分析，為環(huán)保部門提供汽車尾氣污染治理的專利技術(shù)信息，以及相關(guān)專利的國(guó)內(nèi)外分布狀況和重點(diǎn)專利持有人的信息；為國(guó)家相關(guān)環(huán)境保護(hù)政策的制定提供

13、參考；為科研機(jī)構(gòu)、汽車企業(yè)開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新提供技術(shù)參考和專利權(quán)屬信息。四、課題研究的主要內(nèi)容利用epoque系統(tǒng)對(duì)wpi、epodoc、paj數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，對(duì)檢得的包括機(jī)內(nèi)凈化和機(jī)外凈化相關(guān)專利文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲得epoque系統(tǒng)中機(jī)內(nèi)凈化和機(jī)外凈化專利技術(shù)的分布狀況、關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)、主要專利持有人等信息。利用cprs系統(tǒng)對(duì)cnpat數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，對(duì)檢得的包括機(jī)內(nèi)凈化和機(jī)外凈化相關(guān)專利文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲得汽車尾氣凈化專利技術(shù)在中國(guó)的分布狀況、關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)、主要專利持有人等信息。根據(jù)上述分析，幫助相關(guān)部門、企業(yè)和科研單位認(rèn)清汽車尾氣凈化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，理清汽車尾氣凈化技術(shù)、特別

14、是在中國(guó)的發(fā)展思路，為相關(guān)部門、企業(yè)和科研單位制定該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的專利戰(zhàn)略提供借鑒和參考。2第二章分析樣本的構(gòu)成一、使用的檢索系統(tǒng)以及檢索的數(shù)據(jù)庫(kù)使用的檢索系統(tǒng)為歐洲專利局epoque檢索系統(tǒng)和中國(guó)專利檢索系統(tǒng)(cprs)；檢索的數(shù)據(jù)庫(kù)包括德溫特世界專利索引數(shù)據(jù)庫(kù)(wpi)、歐洲專利局專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)(epodoc)、日本專利英文文摘數(shù)據(jù)庫(kù)（paj）和中國(guó)專利數(shù)據(jù)庫(kù)(cnpat)。wpi數(shù)據(jù)庫(kù)收錄了約40個(gè)國(guó)家或者國(guó)際組織的專利，用詞規(guī)范，文摘中技術(shù)內(nèi)容信息豐富。epodoc數(shù)據(jù)庫(kù)收集了主要國(guó)家和國(guó)際組織的所有專利，對(duì)中國(guó)和日本收集較全，而且其采用的ecla分類較細(xì)較準(zhǔn)。paj 數(shù)據(jù)庫(kù)收集了優(yōu)先

15、權(quán)是日本的所有專利文獻(xiàn)。cnpat數(shù)據(jù)庫(kù)是中國(guó)專利局自行開(kāi)發(fā)的中國(guó)專利數(shù)據(jù)庫(kù)，收錄了全部公開(kāi)的中國(guó)專利文件，是權(quán)威的中國(guó)專利檢索數(shù)據(jù)庫(kù)。二、檢索的時(shí)間范圍本次檢索涉及上述數(shù)據(jù)庫(kù)中公開(kāi)日在1985年1月1日至2008年6月30日之間的專利文獻(xiàn)。三、檢索用到的ipc分類號(hào)、ecla分類號(hào)和關(guān)鍵詞(一) ipc分類號(hào)本課題涉及汽車尾氣凈化技術(shù)，其覆蓋的范圍很廣。根據(jù)第8版國(guó)際專利ipc分類表中的內(nèi)容，包括b01d53、b01f、b01j、b60k、c01b37、c01b39、c04b35、c10l、c10g32、f01m13、f01n1、f01n3、f01n5、f02b、f02d、f02m、f02p

16、、h01t13、h01t15、h01t19、h05h1等分類號(hào)，各分類號(hào)所涵蓋的主題如表2-1所示：表2-1 汽車尾氣凈化相關(guān)分類號(hào)所涉及的主題ic含義b01d53氣體或蒸氣的分離；從氣體中回收揮發(fā)性溶劑的蒸氣；廢氣例如發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣、煙氣、煙霧、煙道氣、氣溶膠的化學(xué)或生物凈化b01f混合，例如，溶解、乳化、分散b01j化學(xué)或物理方法，例如，催化作用、膠體化學(xué); 其有關(guān)設(shè)備 b60k車輛動(dòng)力裝置或傳動(dòng)裝置的布置或安裝; 兩個(gè)以上不同的原動(dòng)機(jī)的布置或安裝; 輔助驅(qū)動(dòng)裝置; 車輛用儀表或儀表板; 車輛動(dòng)力裝置與冷卻、進(jìn)氣、排氣或燃料供給結(jié)合的布置c01b37具有分子篩特性但不具有堿交換特性的化合物c0

17、1b39具有分子篩和堿交換特性的化合物，如結(jié)晶沸石; 其制備; 后處理，如離子交換或脫鋁作用 c04b35以成分為特征的陶瓷成型制品;陶瓷組合物;準(zhǔn)備制造陶瓷制品的無(wú)機(jī)化合物的加工粉末 c10l不包含在其他類目中的燃料;天然氣; 不包含在c10g 、c10k 小類中的方法得到的合成天然氣; 液化石油氣; 為減少煙霧或不需要的積垢，或?yàn)橐子诔煿付谌剂匣蚧鹬屑尤氲奈镔|(zhì); 引火物c10g32用電法或磁法、輻射法或微生物的方法精制烴油f01m13曲軸箱的通風(fēng)或換氣f01n1以消音方法為特點(diǎn)的消音裝置f01n3排氣或消音裝置，它具有凈化的、使變?yōu)闊o(wú)毒的或其他的排氣處理裝置 f01n5排氣裝置或消音

18、裝置與利用排氣能量的裝置結(jié)合在一起 f02b活塞式內(nèi)燃機(jī)；一般燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)f02d燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的控制f02m一般燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)可燃混合物的供給或其組成部分f02p除壓縮點(diǎn)火之外的內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火; 壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火正時(shí)的測(cè)試 h01t13火花塞h01t15專用于火花隙的電路，例如點(diǎn)火電路h01t19電暈放電裝置h05h1等離子體的產(chǎn)生; 等離子體的處理(二) ecla分類號(hào)ecla分類體系是在ipc分類體系上的進(jìn)一步細(xì)分，兩者的主體結(jié)構(gòu)基本相同。本課題涉及的主題在ecla分類體系中也屬于上述分類號(hào)，其涵蓋的主題與ipc分類體系相同。 (三) 關(guān)鍵詞1. cprs中使用的關(guān)鍵詞關(guān)于汽車的關(guān)鍵詞有：機(jī)動(dòng)車、車

19、輛、汽車、汽油車、汽油機(jī)、柴油車、柴油機(jī)、摩托車、發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。關(guān)于尾氣的關(guān)鍵詞有：尾氣、廢氣、排氣、排出氣體、排放氣體、有毒氣體、有害氣體、污染等。關(guān)于凈化的關(guān)鍵詞有：凈化、處理、治理、防治、降低、減少、減小等。2. epoque中使用的關(guān)鍵詞關(guān)于汽車的關(guān)鍵詞有： vehicle、vehicles、machine、machines、motor、motors、car、cars、motorcar、motorcars、auto、autos、autocar、autocars、automobile、 automobiles、buses、 engine、engines等。關(guān)于尾氣的關(guān)鍵詞有：off

20、gas、tail gas、tailing gas、exhaust air、exhaust gas、 exhaustion、 exhausts、 pollutants、harmful gas、toxic gas、waste gas、emission、 emissions等。關(guān)于凈化的關(guān)鍵詞有：treat+、purif+、clean?、process? 、dispos? 、decontaminat?、depurat?、purg?、refin?、decreas? 、reduc?、 minish?、remov?、minimiz?、clarif+等。(四) 檢索策略在cprs檢索系統(tǒng)中，利用ipc分類號(hào)

21、加關(guān)鍵詞的方式進(jìn)行檢索；在epoque檢索系統(tǒng)中，將wpi、epodoc、paj三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)合并建立族數(shù)據(jù)庫(kù)，利用ipc分類號(hào)或者ecla分類號(hào)加關(guān)鍵詞的方式，在三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中同時(shí)進(jìn)行檢索；三個(gè)庫(kù)中得到的檢索結(jié)果中有部分?jǐn)?shù)據(jù)是重復(fù)的，除去這部分重復(fù)數(shù)據(jù)。(五) 檢索結(jié)果按上述檢索策略得到的初步檢索結(jié)果見(jiàn)表2-2。表2-2不同技術(shù)領(lǐng)域在各數(shù)據(jù)庫(kù)中初步檢索得到的數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)庫(kù)cnpatwpiepodocpaj合計(jì)數(shù)據(jù)量5113340046223678252122本課題旨在研究汽車尾氣凈化方面的專利技術(shù)，因此，在分析上述初步檢索結(jié)果時(shí)，將分析對(duì)象鎖定為汽車尾氣凈化方面的專利申請(qǐng)，將上述專利申請(qǐng)稱為相關(guān)專利

22、申請(qǐng)，所作的統(tǒng)計(jì)分析是針對(duì)相關(guān)專利申請(qǐng)進(jìn)行的。需要說(shuō)明的是，為了方便檢索，將公開(kāi)日的范圍設(shè)定在1985年1月1日至2008年6月30日之間的專利文獻(xiàn)。但是，由于在對(duì)專利文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)涉及年度申請(qǐng)量分布等項(xiàng)目，為了統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的完整性，未考慮申請(qǐng)日在1985年之前的少量文獻(xiàn)。2006年以后的申請(qǐng)量雖然為不完全統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，但考慮到其技術(shù)較新，在統(tǒng)計(jì)分析時(shí)列出了這部分?jǐn)?shù)據(jù)，供相關(guān)人員參考。66汽車尾氣凈化專利技術(shù)分析第三章 機(jī)外凈化專利申請(qǐng)狀況分析（epoque）第一節(jié) 汽車尾氣凈化催化劑的專利申請(qǐng)狀況一、專利申請(qǐng)的總體狀況分析（一）前言汽車尾氣催化凈化技術(shù)，是隨著汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格而逐步發(fā)展起來(lái)

23、的。1959年在美國(guó)加州，首次頒布了控制汽車排放污染物的立法，并于1975年率先將凈化催化劑應(yīng)用于汽車工業(yè)。上世紀(jì)60年代到70年代中期，由于汽車排放法規(guī)中只要求控制co和hc，出現(xiàn)了“兩效”催化劑，即氧化型催化劑，該催化劑的活性組分以貴金屬鉑或鈀為主，將尾氣中的hc和co同時(shí)氧化，從而降低了hc和co的污染物排放。從上世紀(jì)80年代起，美國(guó)聯(lián)邦政府提高了車輛nox的排放標(biāo)準(zhǔn)，從而促進(jìn)了新型催化劑的產(chǎn)生和發(fā)展，鉑銠鈀三元催化劑(threewaycatalyst，twc)應(yīng)運(yùn)而生。隨著汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的逐步嚴(yán)格，到上世紀(jì)90年代，三元催化劑除通常工況下的催化功能外，還能解決汽車?yán)鋯?dòng)時(shí)的污染控制，以及

24、克服富氧氣氛下的nox還原問(wèn)題。三元凈化催化劑是目前汽車尾氣凈化的主流技術(shù)1。（二）相關(guān)專利申請(qǐng)的國(guó)家和地區(qū)分布圖3-1 汽車尾氣凈化催化劑在各國(guó)和地區(qū)的專利申請(qǐng)量下圖顯示了汽車尾氣凈化催化劑的國(guó)家地區(qū)專利申請(qǐng)量所占的百分比。圖3-2 國(guó)家和地區(qū)專利申請(qǐng)量所占百分比圖3-3汽車尾氣凈化催化劑的優(yōu)先權(quán)在各個(gè)國(guó)家及地區(qū)的分布圖3-4汽車尾氣凈化催化劑的優(yōu)先權(quán)在各個(gè)國(guó)家及地區(qū)分布的百分比從圖3-1至3-4所示的汽車尾氣凈化催化劑的申請(qǐng)量和優(yōu)先權(quán)的國(guó)家及地區(qū)分布狀況可以看出：汽車尾氣凈化催化劑的專利技術(shù)主要來(lái)自日本、美國(guó)和德國(guó)這三個(gè)國(guó)家，這明顯反映了這三個(gè)國(guó)家在汽車尾氣凈化催化劑的研究領(lǐng)域占據(jù)了前沿的

25、領(lǐng)先位置，這也是這三個(gè)國(guó)家的汽車工業(yè)在世界范圍內(nèi)具有極強(qiáng)優(yōu)勢(shì)的原因所在。而中國(guó)的專利申請(qǐng)量和優(yōu)先權(quán)量的總量以及比例都偏低，這說(shuō)明我國(guó)在汽車尾氣凈化催化劑領(lǐng)域還處于相對(duì)落后的位置，與日美歐強(qiáng)國(guó)存在不小的差距，需要加強(qiáng)研發(fā)投入，從而提升我國(guó)在汽車尾氣凈化領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)份額。（三）相關(guān)專利申請(qǐng)的年代分布1汽車尾氣凈化催化劑總體專利申請(qǐng)量的年代分布圖3-5 汽車尾氣凈化催化劑專利申請(qǐng)量的年代分布趨勢(shì)變化圖3-5顯示了汽車尾氣凈化催化劑申請(qǐng)量隨申請(qǐng)年份的變化趨勢(shì)。通過(guò)這幅圖，可以看出汽車尾氣凈化催化劑專利申請(qǐng)量的整體趨勢(shì)是逐年增加，其中在1991-1992年申請(qǐng)量出現(xiàn)了快速增長(zhǎng)，其原因在于1992年關(guān)于尾

26、氣排放的歐標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，促使各個(gè)申請(qǐng)人加大了對(duì)能夠降低co、hc和nox排放量的三效催化劑的研發(fā)投入，從而導(dǎo)致能夠滿足歐標(biāo)準(zhǔn)的三效催化劑的申請(qǐng)量出現(xiàn)了迅速增加；在1996-1997年申請(qǐng)量再次出現(xiàn)了快速增長(zhǎng)，其原因在于1996年關(guān)于尾氣排放的歐標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，對(duì)co、hc和nox排放量的要求更為嚴(yán)格，促使申請(qǐng)人加大研發(fā)投入，努力改進(jìn)三效催化劑的尾氣凈化效果，從而導(dǎo)致能夠滿足歐標(biāo)準(zhǔn)的三效催化劑的申請(qǐng)量也出現(xiàn)了迅速增加；雖然2000年再次出臺(tái)了關(guān)于尾氣排放的歐標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)hc，尤其是nox的排放量做了更為嚴(yán)苛的規(guī)定，但是在能有效控制nox排放量的三效催化劑上并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的技術(shù)突破，導(dǎo)致1999-2000年的專

27、利申請(qǐng)量?jī)H呈現(xiàn)平穩(wěn)的增長(zhǎng)；在2004-2005年申請(qǐng)量又一次出現(xiàn)了快速增長(zhǎng)，其原因在于2005年關(guān)于尾氣排放的歐標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，對(duì)co、hc和nox排放量的要求標(biāo)準(zhǔn)再次提高，大幅度地降低了co、hc和nox的最高允許排放量。申請(qǐng)人對(duì)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)苛已經(jīng)有所預(yù)見(jiàn)，加大了對(duì)三效催化劑的研發(fā)投入，提高其對(duì)co、hc和nox的凈化效果，在有效控制nox排放等方面的技術(shù)手段不斷地增加和多樣化，從而導(dǎo)致能夠滿足歐標(biāo)準(zhǔn)的三效催化劑的申請(qǐng)量出現(xiàn)了迅速增加。至于2006年專利申請(qǐng)量的小幅下降則應(yīng)歸于該年度的專利申請(qǐng)有部分延遲公開(kāi)；2007年專利申請(qǐng)量大幅下降，究其原因在于數(shù)據(jù)庫(kù)中錄入數(shù)據(jù)存在滯后性，在數(shù)據(jù)收集時(shí)，

28、還有相當(dāng)數(shù)量的專利申請(qǐng)未收錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中，另外一點(diǎn)是2007年度的專利申請(qǐng)還有部分延遲公開(kāi)。2pct申請(qǐng)量的年代分布圖3-6 汽車尾氣凈化催化劑pct申請(qǐng)量的年代分布趨勢(shì)從圖3-6可以看出汽車尾氣凈化催化劑的pct申請(qǐng)量大體上呈逐年遞增的趨勢(shì)，其中在2003年由于關(guān)于能有效控制nox排放量的三效催化劑的pct申請(qǐng)量出現(xiàn)了較大的增長(zhǎng)，因此該年度總的pct申請(qǐng)量相應(yīng)出現(xiàn)了大幅增長(zhǎng)。這一方面說(shuō)明了汽車尾氣凈化催化劑的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，另一方面也說(shuō)明了世界范圍內(nèi)汽車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，從而迫使各個(gè)國(guó)家和地區(qū)對(duì)pct申請(qǐng)更為重視。3日本專利申請(qǐng)量的年代分布從圖3-7可以看出汽車尾氣凈化催化劑的日本專利

29、申請(qǐng)量的年代分布趨勢(shì)與圖3-5 所示的汽車尾氣凈化催化劑專利申請(qǐng)量的年代分布趨勢(shì)大體相同，這是由于日本專利申請(qǐng)量占到了汽車尾氣凈化催化劑總申請(qǐng)量的58，因此日本專利申請(qǐng)量的年代變化趨勢(shì)，在很大程度上影響了汽車尾氣凈化催化劑領(lǐng)域內(nèi)專利申請(qǐng)量的變化趨勢(shì)。對(duì)其年代分布趨勢(shì)的分析可參見(jiàn)對(duì)圖3-5的分析。圖3-7 汽車尾氣凈化催化劑日本專利申請(qǐng)量的年代分布趨勢(shì)4美國(guó)專利申請(qǐng)量的年代分布圖3-8 汽車尾氣凈化催化劑美國(guó)專利申請(qǐng)量的年代分布趨勢(shì)從圖3-8可以看出汽車尾氣凈化催化劑的美國(guó)專利申請(qǐng)量除個(gè)別年份稍有回落之外，大體上呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)，其中在2000年由于申請(qǐng)了多件能有效降低nox排放量的專利申請(qǐng)，

30、導(dǎo)致該年度的申請(qǐng)量出現(xiàn)了較大幅度的增長(zhǎng)，這說(shuō)明美國(guó)企業(yè)在技術(shù)研發(fā)上保持了持續(xù)的投入，也直接佐證了美國(guó)的車企為何能在世界上維持其很強(qiáng)的領(lǐng)先地位。2007年專利申請(qǐng)量大幅下降，究其原因在于數(shù)據(jù)庫(kù)中錄入數(shù)據(jù)存在滯后性以及該年度的專利申請(qǐng)還有部分延遲公開(kāi)。（四）汽車尾氣凈化催化劑專利申請(qǐng)的主要申請(qǐng)人表3-1顯示了汽車尾氣凈化催化劑中主要申請(qǐng)人（申請(qǐng)量在30件以上）的申請(qǐng)量匯總情況，統(tǒng)計(jì)過(guò)程中將各子公司的申請(qǐng)量與母公司的申請(qǐng)量合并統(tǒng)計(jì)。表3-1 主要申請(qǐng)人及申請(qǐng)量申請(qǐng)人申請(qǐng)量（件）國(guó)別豐田812日本日產(chǎn)433日本日立155日本新日鐵143日本株式會(huì)社科特拉140日本馬自達(dá)133日本日本礙子株式會(huì)社125

31、日本三菱124日本株式會(huì)社電裝97日本康奈可88日本本田86日本排放技術(shù)有限公司81德國(guó)臼井68日本福特68美國(guó)大發(fā)54日本日野54日本五十鈴42日本三星39韓國(guó)從表3-1中可以看出，申請(qǐng)量在30件以上的主要申請(qǐng)人中除了排放技術(shù)有限公司、福特和三星公司來(lái)自德國(guó)、美國(guó)和韓國(guó)之外，其余的公司均來(lái)自日本，其中又以豐田公司的申請(qǐng)量在各大公司中遙遙領(lǐng)先，這表明以豐田公司為首的日本公司在汽車尾氣凈化催化劑的研究領(lǐng)域內(nèi)具有非常領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。二、主要技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)狀況（一）汽車尾氣凈化催化劑技術(shù)構(gòu)成分析汽車尾氣凈化催化劑屬于固體催化劑，通常由載體、基面涂層、活性組分和助催化劑四部分組成，其中基面涂層的作

32、用主要是用于提高載體的比表面積，在載體的比表面積滿足需要時(shí)，催化劑中可以不含有基面涂層，同時(shí)由于基面涂層的申請(qǐng)量比較少，因此未對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)分析。對(duì)于涉及載體和催化劑制備方法的專利申請(qǐng)，其改進(jìn)之處主要在于通過(guò)對(duì)原料、工藝步驟和工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)來(lái)影響產(chǎn)品的組成和結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高所得產(chǎn)品的性能，換言之，制備方法的改進(jìn)主要還是體現(xiàn)在了對(duì)產(chǎn)品組成和微觀結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，而主要著眼于減少工藝的步驟，或者降低工藝過(guò)程的復(fù)雜性從而降低生產(chǎn)成本的專利申請(qǐng)量較少，因此按照其制備的產(chǎn)品分別歸入了載體和活性組分等技術(shù)類型。此外由于在相關(guān)專利文獻(xiàn)中沒(méi)有嚴(yán)格區(qū)分活性組分和助催化劑，因此在具體的專利狀況分析中將助催化劑也視為是活性

33、組分的一部分。（二）汽車尾氣凈化催化劑專利申請(qǐng)量的分布狀況表3-2顯示了汽車尾氣凈化催化劑領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量的總體分布狀況。表3-2 汽車尾氣凈化催化劑專利申請(qǐng)總體分布狀況技術(shù)構(gòu)成申請(qǐng)量（件）載體2636活性組分2850圖3-9直觀形象地顯示了汽車尾氣凈化催化劑領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量的分布比例。圖3-9 汽車尾氣凈化催化劑專利申請(qǐng)量所占比例下面針對(duì)汽車尾氣凈化催化劑領(lǐng)域的專利文獻(xiàn)進(jìn)行進(jìn)一步的分析論述。（三）載體技術(shù)的專利申請(qǐng)狀況1載體的分類載體的性能，關(guān)系到催化劑的轉(zhuǎn)化率、使用壽命和整個(gè)催化轉(zhuǎn)化器的裝配要求，對(duì)整個(gè)催化轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的性能(如壓力降、傳熱和傳質(zhì)特性、強(qiáng)度、催化劑起燃性能和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化率)都有很大影響

34、。汽車尾氣凈化催化劑對(duì)其載體有如下要求:比表面積大、熱穩(wěn)定性高、熱膨脹系數(shù)小、具有高的機(jī)械強(qiáng)度、熱容量低、耐腐蝕性能好、氣阻小2。汽車尾氣催化劑載體按組成可分為氧化物載體，陶瓷載體，金屬載體，其他種類的載體（如分子篩載體，含有多種組分的復(fù)合載體，活性碳纖維，碳納米管，粘土，聚酯泡沫，磷酸鹽）等幾類3。2載體技術(shù)的專利申請(qǐng)狀況表3-3顯示了各種載體專利申請(qǐng)量的總體分布狀況。表3-3 載體技術(shù)的專利申請(qǐng)量載體技術(shù)申請(qǐng)量（件）金屬載體883陶瓷載體793氧化物載體692其他載體268圖3-10直觀形象地顯示了各種載體專利申請(qǐng)量的分布比例。圖3-10 各種載體專利申請(qǐng)量占比從圖3-10可以看出在載體中

35、，金屬載體、陶瓷載體、氧化物載體所占的比例分別達(dá)到了34、30和26，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其它載體所占的比例。這說(shuō)明目前對(duì)載體的研發(fā)，主要圍繞的還是金屬載體、陶瓷載體和氧化物載體。下面對(duì)申請(qǐng)量較大的金屬載體、陶瓷載體、氧化物載體進(jìn)行詳細(xì)介紹，而對(duì)申請(qǐng)量較小，但可能代表了新的發(fā)展趨勢(shì)的其它載體只進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。3金屬載體的專利申請(qǐng)狀況金屬載體作為陶瓷載體的替代物，引入市場(chǎng)之后，因其所具有的各種優(yōu)點(diǎn)，受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注和研究。金屬載體按照形狀也可以大致分為金屬蜂窩狀載體和金屬非蜂窩狀載體，其中金屬蜂窩狀載體屬于整體式載體。金屬載體具有很好的耐沖擊性能和機(jī)械性能、導(dǎo)熱性好、熱容小，且載體與金屬外殼之間的匹

36、配性能好及抗震能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。（1）金屬載體的專利申請(qǐng)量表3-4 金屬載體的專利申請(qǐng)量（按形狀分）金屬載體申請(qǐng)量（件）金屬蜂窩狀載體592金屬非蜂窩狀載體291（2）金屬載體專利申請(qǐng)的年代分布圖3-11 金屬載體專利申請(qǐng)量的年代分布趨勢(shì)從圖3-11中可以看出，金屬載體的專利申請(qǐng)量在1993年之前保持了快速的增長(zhǎng)，而在1993年之后申請(qǐng)量開(kāi)始快速下滑，隨后在2003年走出了申請(qǐng)量的谷底，重新步入了逐年上升的軌道中。上述變化趨勢(shì)的原因在于1993年金屬載體作為新興的載體成為熱點(diǎn)技術(shù)，各國(guó)的申請(qǐng)人對(duì)其加大了研發(fā)投入；而之后由于金屬載體的抗高溫氧化性，活性組分在其表面的附著性無(wú)法得到較好的解決使其使用壽

37、命較差，又由于載體的成型工藝過(guò)于復(fù)雜而使得制造成本過(guò)高，金屬載體的上述缺陷使得汽車企業(yè)對(duì)其研發(fā)熱情減弱，減少了研發(fā)投入；但隨著2000年歐尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，對(duì)nox和hc的排放量控制更為嚴(yán)苛，而汽車尾氣污染物排放量的60-80來(lái)自冷啟動(dòng)后的120s，因此減少冷啟動(dòng)后1-3min內(nèi)的污染物排放量成為控制汽車尾氣排放的關(guān)鍵所在；而金屬載體由于具有低熱容，加熱升溫迅速等特性，可提高冷啟動(dòng)時(shí)對(duì)尾氣的凈化效果，由此重新受到各國(guó)申請(qǐng)人的重視，增加了研發(fā)投入，從而使其申請(qǐng)量從2003年起出現(xiàn)了恢復(fù)性的增長(zhǎng)。（3）金屬載體的主要申請(qǐng)人表3-5 金屬載體的主要申請(qǐng)人申請(qǐng)人申請(qǐng)量國(guó)別新日鐵98日本豐田87日本康

38、奈可78日本臼井57日本從表3-5中可以看出金屬載體的主要申請(qǐng)人全部來(lái)自日本，這充分反映了日本在金屬載體的研究中所具有的壟斷性的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其它國(guó)家和地區(qū)想要打破這種壟斷性的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，無(wú)疑要付出極為艱辛的努力和高昂的代價(jià)。（4）金屬載體的重點(diǎn)專利技術(shù)日本的臼井公司在1993年12月17日申請(qǐng)、公開(kāi)號(hào)為jp7171411a的專利申請(qǐng)中公開(kāi)了一種金屬載體，該金屬載體包括x搭接型的蜂窩體(xch)和容納結(jié)束蜂窩體(xh)的金屬外殼(c)。金屬蜂窩體中心部位的堆的相連接觸端部分的連接強(qiáng)度要高于除外圍部分的另一部分。金屬蜂窩體的中心部分具有很高的耐久性。 4陶瓷載體的專利申請(qǐng)狀況陶瓷載體是目前使用非常廣泛

39、的汽車尾氣凈化催化劑載體，其中以堇青石(2mgo2al2o35sio2)為主要成分的載體最常用2。陶瓷載體常見(jiàn)的形狀包括蜂窩狀、圓柱狀、小球狀和層壓狀。在本報(bào)告中將其簡(jiǎn)單分為了陶瓷蜂窩狀載體和陶瓷非蜂窩狀載體，陶瓷載體中最常用的是陶瓷蜂窩載體。陶瓷蜂窩載體作為一種整體式載體，其優(yōu)點(diǎn)為:眾多約束氣道，既為催化劑活性成分和廢氣提供了最大的接觸面積，又可以使氣流的壓力降最小，僅為顆粒狀載體的1/20，故特別適合于受控制的多相催化反應(yīng);且蜂窩結(jié)構(gòu)體積密度低，熱穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)低，有利于提高催化劑的起燃性能。但陶瓷蜂窩載體也存在缺點(diǎn)，如陶瓷材料機(jī)械強(qiáng)度較差，熱容量較大，在汽車?yán)鋯?dòng)時(shí)，載體不能快速升

40、溫達(dá)到催化反應(yīng)所需溫度，使廢氣催化轉(zhuǎn)化效率低下。（1）陶瓷載體的專利申請(qǐng)量表3-6 陶瓷載體的專利申請(qǐng)量（按形狀分）陶瓷載體申請(qǐng)量（件）陶瓷蜂窩狀載體553陶瓷非蜂窩狀載體240（2）陶瓷載體專利申請(qǐng)的年代分布圖3-12 陶瓷載體專利申請(qǐng)量的年代分布趨勢(shì)從圖3-12中可以看出，陶瓷載體的專利申請(qǐng)量在2000年之前基本保持平穩(wěn)，在2000年突然出現(xiàn)了一個(gè)爆發(fā)式的增長(zhǎng)，申請(qǐng)量飆升至48件，其原因在于2000年歐尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，對(duì)nox和hc的排放量控制更為嚴(yán)苛，而汽車尾氣污染物排放量的60-80來(lái)自冷啟動(dòng)后的120s，因此減少冷啟動(dòng)后1-3min內(nèi)的污染物排放量成為控制汽車尾氣排放的關(guān)鍵所在；

41、株式會(huì)社電裝公司在陶瓷載體技術(shù)上出現(xiàn)了某種程度上的突破，開(kāi)發(fā)了一種不需要涂覆基面涂層的陶瓷載體（具體可參見(jiàn)陶瓷載體的重點(diǎn)專利技術(shù)），該載體能增加催化劑在低溫冷啟動(dòng)時(shí)到達(dá)活化狀態(tài)的升溫速率，株式會(huì)社電裝圍繞該類載體提出了多件申請(qǐng)。在2003年之后的專利申請(qǐng)量基本維持在30件以上。這表明對(duì)陶瓷載體的研發(fā)投入仍然保持在較高的水平。（3）陶瓷載體的主要申請(qǐng)人表3-7 陶瓷載體的主要申請(qǐng)人申請(qǐng)人申請(qǐng)量（件）國(guó)別豐田132日本日本礙子株式會(huì)社76日本株式會(huì)社電裝58日本日產(chǎn)56日本從表3-7中可以看出陶瓷載體的主要申請(qǐng)人也是全部來(lái)自日本，這同樣充分反映了日本在陶瓷載體的研究中所具有的壟斷性的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。（4

42、）陶瓷載體的重點(diǎn)專利技術(shù)日本株式會(huì)社電裝在2000年4月7日申請(qǐng)、公開(kāi)號(hào)為ep1043067a2的專利申請(qǐng)中提供了一種具有低熱容量和低壓降，能提高催化劑升溫速率的陶瓷蜂窩載體，所述載體利用其表面由元素的氧空位或晶格缺陷形成的細(xì)孔來(lái)直接負(fù)載催化劑組分，而勿需在催化劑表面形成-al2o3涂層，細(xì)孔的數(shù)目為11011/l或更多。利用所述載體可以簡(jiǎn)化催化劑的制備過(guò)程，并能改善催化劑的低溫活性。5氧化物載體的專利申請(qǐng)狀況最初使用的汽車尾氣凈化催化劑載體就是單一氧化物載體，由于其最為常用，也最易獲得。常用的單一氧化物載體包括氧化鋁（al2o3）、氧化鋯（zro）、氧化硅(sio2)等。而復(fù)合氧化物載體通常

43、具有較高的比表面積，因而能使催化活性組分得到良好的分散，進(jìn)而能夠很好地發(fā)揮催化活性作用；同時(shí)復(fù)合氧化物的組成可以在一個(gè)相對(duì)較寬的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。由此復(fù)合金屬氧化物載體在尾氣凈化催化劑中的應(yīng)用前景也為業(yè)內(nèi)專業(yè)人士所看好。（1）氧化物載體申請(qǐng)量的國(guó)家和地區(qū)分布圖3-13氧化物載體申請(qǐng)量的國(guó)家和地區(qū)分布從圖3-13可以看出，在氧化物載體領(lǐng)域中，依然是日本占據(jù)了遙遙領(lǐng)先的位置，美國(guó)和中國(guó)緊隨其后，其中中國(guó)所占的比例達(dá)到了5，這說(shuō)明我國(guó)對(duì)氧化物載體的研發(fā)投入相對(duì)于除日美之外的其它國(guó)家還是比較多的。（2）氧化物載體申請(qǐng)量的年代分布趨勢(shì)圖3-14 氧化物載體專利申請(qǐng)量的年代分布趨勢(shì)從圖3-14中可以看出，氧

44、化物載體的專利申請(qǐng)量整體上都保持在低位，這一方面反映了氧化物載體是相對(duì)比較成熟的技術(shù)，取得技術(shù)上的突破比較困難；另一方面在于氧化物載體存在熱容量高、易磨損、壽命短等缺陷，而導(dǎo)致其被陶瓷載體和金屬載體逐步取代，從而使得企業(yè)對(duì)其研發(fā)投入相對(duì)不足。另外從圖3-17可以看出氧化物載體的專利申請(qǐng)量分別在1986年，1992-1996年，2004年出現(xiàn)了大幅度的增長(zhǎng)，其原因在于1986年度單一氧化物載體的申請(qǐng)量出現(xiàn)了大幅度的增加；而1992-1996年期間復(fù)合氧化物載體在技術(shù)上取得了一定的突破，發(fā)現(xiàn)某些復(fù)合氧化物載體能提高催化劑的耐高溫性能，并對(duì)催化劑的活性組分有一定的協(xié)同作用，可以提高催化劑的尾氣凈化性

45、能（具體可參見(jiàn)氧化物載體的重點(diǎn)專利技術(shù)）；在2004年度關(guān)于摻入稀土元素的復(fù)合氧化物載體出現(xiàn)了多件申請(qǐng)，該類載體能提高催化劑低溫冷啟動(dòng)時(shí)的活性，如果引入的稀土元素是如ce之類的儲(chǔ)氧劑，還可以使三效催化劑在較寬的尾氣組成范圍內(nèi)仍然具有最佳的凈化能力。（3）氧化物載體的主要申請(qǐng)人表3-8 氧化物載體的主要申請(qǐng)人申請(qǐng)人申請(qǐng)量（件）國(guó)別豐田81日本日產(chǎn)55日本馬自達(dá)32日本從表3-8中可以看出氧化物載體的主要申請(qǐng)人也是全部來(lái)自日本，這同樣充分反映了日本在氧化物載體的研究中所具有的壟斷性的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。（4）氧化物載體的重點(diǎn)專利技術(shù)豐田公司在1998年10月6日申請(qǐng)、公開(kāi)號(hào)為jp2000107600 a的專

46、利申請(qǐng)中提供了一種用于汽車尾氣凈化催化劑的改性復(fù)合氧化物載體，所述載體以ti-al 復(fù)合氧化物為主要組分，通過(guò)在該復(fù)合氧化物中摻入la或者zr來(lái)提高載體的抗高溫性能。6其它載體的專利申請(qǐng)狀況其它載體主要包括分子篩載體、含有多種組分的組合載體（例如同時(shí)含有陶瓷組分和單一氧化物組分的陶瓷/單一氧化物載體）、活性碳纖維載體等。雖然其它載體的申請(qǐng)量較少，但是它們可能代表了汽車尾氣催化劑載體領(lǐng)域內(nèi)的嶄新的研究方向，也是值得相關(guān)申請(qǐng)人在以后的科研開(kāi)發(fā)中加以關(guān)注的。（1）其它載體申請(qǐng)量的國(guó)家和地區(qū)分布圖3-15其它載體申請(qǐng)量的國(guó)家和地區(qū)分布從圖3-15可以看出，尾氣凈化催化劑領(lǐng)域內(nèi)的其它載體基本上來(lái)自日本，

47、包括美國(guó)在內(nèi)的其它國(guó)家僅有極少量的申請(qǐng)。這深刻反映了日本在其它載體上具有的壟斷性，其它國(guó)家和地區(qū)想要突破日本的技術(shù)壟斷，顯然需要在漫長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)付出驚人的精力才有可能。（2）其它載體申請(qǐng)量的年代分布趨勢(shì)圖3-16 其它載體專利申請(qǐng)量的年代分布趨勢(shì)從圖3-16中可以看出，其它載體的專利申請(qǐng)量在1995年之前相對(duì)比較活躍，曾經(jīng)兩次飆升達(dá)至每年35件以上，其原因在于其它載體的申請(qǐng)量以分子篩載體為主，在此期間分子篩載體的申請(qǐng)量較多；隨后出現(xiàn)了持續(xù)的下滑，在19982002年間萎縮至6-9件每年，其原因在于近些年的研究中，越來(lái)越重視分子篩作為活性組分時(shí)所具備的優(yōu)點(diǎn)，因此趨向于把分子篩負(fù)載在另一載體表面，以

48、使其能同時(shí)發(fā)揮作為載體和活性組分時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，從而導(dǎo)致分子篩載體的專利申請(qǐng)量出現(xiàn)了持續(xù)性的萎縮；至于其它材質(zhì)的載體以及組合型載體的研究還處于相對(duì)不成熟的起步階段，專利申請(qǐng)量只是在2002年之后才出現(xiàn)了一定增長(zhǎng)。（3）其它載體的主要申請(qǐng)人表3-9 其它載體的主要申請(qǐng)人申請(qǐng)人申請(qǐng)量（件）國(guó)別豐田50日本日產(chǎn)35日本東曹株式會(huì)社15日本從表3-9中可以看出其它載體的主要申請(qǐng)人全部來(lái)自日本，這一方面印證了圖3-4中日本專利申請(qǐng)所占的極高的比例，另一方面再次反映了日本企業(yè)在其它載體的研究中所具有的難以撼動(dòng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。（4）其它載體的重點(diǎn)專利技術(shù)株式會(huì)社電裝2007年2月2日申請(qǐng)、公開(kāi)號(hào)為us20071790

49、43 a1的專利申請(qǐng)中公開(kāi)了一種無(wú)機(jī)載體，它包含無(wú)機(jī)材料制成的多孔載體(10)，在多孔載體表面直接生長(zhǎng)的至少一種分子篩的單晶(20)，使用形成多孔載體的組成元素作為分子篩單晶的晶種。該無(wú)機(jī)載體不會(huì)增加環(huán)境的負(fù)擔(dān)，并能節(jié)約費(fèi)用，還能夠防止負(fù)載在表面的催化劑微晶相互接觸粘結(jié)。催化劑的上述構(gòu)造能夠避免催化劑的燒結(jié)，從而降低催化劑總的使用量。圖3-17 us2007179043 a1的附圖（四）活性組分相關(guān)專利申請(qǐng)狀況1活性組分的概況活性組分是指催化劑中起主要作用的物質(zhì)。催化劑活性組分有貴金屬活性組分、賤金屬活性組分，其中賤金屬活性組分又可以分為過(guò)渡金屬組分、稀土金屬組分、分子篩組分、主族金屬組分（包

50、括堿金屬、堿土金屬、al、ga、in等）。2活性組分相關(guān)專利申請(qǐng)狀況表3-10顯示了按照各活性組分的組合關(guān)系分類時(shí)專利申請(qǐng)量的總體分布狀況。表3-10 活性組分相關(guān)專利申請(qǐng)狀況活性組分類型專利申請(qǐng)量（件）貴金屬活性組分716非貴金屬活性組分919貴金屬+非貴金屬活性組分1078其它活性組分137圖3-18直觀形象地顯示了各種活性組分專利申請(qǐng)量的分布比例。圖3-18 活性組分相關(guān)專利申請(qǐng)量所占比例從圖3-21可以看出在活性組分領(lǐng)域內(nèi)，雖然貴金屬活性組分申請(qǐng)量所占的比例占到了25，但是貴金屬/非貴金屬活性組分和非貴金屬活性組分的申請(qǐng)量所占的比例卻達(dá)到了70，尤其是貴金屬/非貴金屬活性組分的申請(qǐng)量所

51、占的比例最高，達(dá)到了38。這說(shuō)明目前對(duì)汽車尾氣凈化催化劑的活性組分的研究已經(jīng)以貴金屬/非貴金屬活性組分和非貴金屬活性組分為主。下面對(duì)申請(qǐng)量較大的貴金屬活性組分、非貴金屬活性組分、貴金屬/非貴金屬活性組分進(jìn)行詳細(xì)介紹，對(duì)申請(qǐng)量較小的其它活性組分進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。3貴金屬活性組分的專利申請(qǐng)狀況（1）貴金屬活性組分申請(qǐng)量的國(guó)家和地區(qū)分布圖3-19貴金屬活性組分申請(qǐng)量的國(guó)家和地區(qū)分布從圖3-19中可以看出，貴金屬活性組分的申請(qǐng)量主要還是來(lái)自日本，占到了66的比例，接近2/3的比例。國(guó)際申請(qǐng)和美國(guó)的申請(qǐng)量緊隨其后，由于國(guó)際申請(qǐng)中仍然有部分是來(lái)自日本申請(qǐng)，這說(shuō)明日本在貴金屬活性組分領(lǐng)域內(nèi)的研究已經(jīng)取得了極為

52、明顯的壟斷性地位。（2）貴金屬活性組分申請(qǐng)量的年代分布趨勢(shì)圖3-20貴金屬活性組分申請(qǐng)量的年代分布趨勢(shì)從圖3-20中可以看出，貴金屬活性組分的專利申請(qǐng)量在1992年之前基本保持在6-17件每年，在1992年大幅度攀升至56件，其原因在于1992年關(guān)于尾氣排放的歐標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，促使各個(gè)申請(qǐng)人加大了對(duì)能夠降低co、hc和nox排放量的三效催化劑的研發(fā)投入，從而導(dǎo)致能夠滿足歐標(biāo)準(zhǔn)的以貴金屬為活性組分的三效催化劑的申請(qǐng)量出現(xiàn)了迅速增加；1992年之后雖然隨著歐和歐標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，企業(yè)研發(fā)投入的增加，申請(qǐng)量在1995年和2000年出現(xiàn)了一定的增長(zhǎng)，但由于技術(shù)上沒(méi)有出現(xiàn)大的突破而導(dǎo)致申請(qǐng)量始終在低位徘徊。在200

53、4年再次飆升至107件，其原因一方面主要在于貴金屬活性組分在利用pd來(lái)取代所有的或部分的pt和rh的技術(shù)上取得了突破（具體文獻(xiàn)可參見(jiàn)貴金屬活性組分的重點(diǎn)專利技術(shù)），另一方面是由于2005年歐標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，促使各國(guó)的申請(qǐng)人加大了研發(fā)方面的投入。（3）貴金屬活性組分的主要申請(qǐng)人表3-11 貴金屬活性組分的主要申請(qǐng)人申請(qǐng)人申請(qǐng)量（件）國(guó)別豐田101日本日產(chǎn)67日本住友金屬礦山株式會(huì)社21日本從表3-11中可以看出貴金屬活性組分的主要申請(qǐng)人均來(lái)自日本，這也很好地印證了貴金屬活性組分申請(qǐng)量主要來(lái)自日本。對(duì)于包括中國(guó)在內(nèi)的其它國(guó)家和地區(qū)的企業(yè)來(lái)說(shuō)，日本企業(yè)在貴金屬活性組分的研究中所取得的壟斷性的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是難

54、以逾越的。（4）貴金屬活性組分的重點(diǎn)專利技術(shù)本田自動(dòng)車株式會(huì)社在2004年8月20日申請(qǐng)、公開(kāi)號(hào)為wo2005025741 a1的專利申請(qǐng)中公開(kāi)了一種全pd型的汽車尾氣凈化催化劑，活性組分僅由pd構(gòu)成，載體為含al的復(fù)合氧化物載體，結(jié)構(gòu)式為lnalo3，ln為稀土元素。所述汽車尾氣凈化催化劑具有優(yōu)良的三效性能，即使在汽車啟動(dòng)時(shí)或空轉(zhuǎn)時(shí)的低溫（小于等于400）運(yùn)轉(zhuǎn)期間也可以充分發(fā)揮催化性能。4非貴金屬活性組分的專利申請(qǐng)狀況表3-12顯示了非貴金屬活性組分中各種活性組分專利申請(qǐng)量的總體分布狀況，其中的過(guò)渡金屬是指除貴金屬和稀土金屬之外的賤金屬。表3-12 非貴金屬活性組分相關(guān)專利申請(qǐng)量非貴金屬活性

55、組分類型專利申請(qǐng)量（件）過(guò)渡金屬347稀土54分子篩99主族金屬176過(guò)渡金屬/分子篩27過(guò)渡金屬/主族金屬104過(guò)渡金屬/稀土86分子篩/主族金屬18稀土/主族金屬18過(guò)渡金屬/稀土/主族金屬50過(guò)渡金屬/分子篩/主族金屬5過(guò)渡金屬/稀土/ 分子篩5圖3-21直觀形象地顯示了按各組分的組合關(guān)系分類時(shí)非貴金屬活性組分相關(guān)專利申請(qǐng)量的分布比例。圖3-21 各種非貴金屬活性組分的專利申請(qǐng)量占比從圖3-21可以看出在汽車尾氣凈化催化劑的非貴金屬活性組分中，僅過(guò)渡金屬所占的比例就達(dá)到了35，這反映了過(guò)渡金屬是非金屬活性組分中的重點(diǎn)研究領(lǐng)域；主族金屬、過(guò)渡金屬/主族金屬和分子篩也都占據(jù)了比較高的比例，均