贵金属催化剂行业发展情况及发展态势
思瀚产业研究院 凯立新材    2023-06-16

1、行业概况

贵金属催化剂是一种能改变化学反应速度而本身又不参与反应最终产物的新材料。按催化反应类别，贵金属催化剂可分为多相催化剂和均相催化剂两大类。多相催化剂与其所催化的反应物所处的物态是不同的，一般为不溶性固体物，其主要形态为多孔无机载体负载活性金属或氧化物。均相催化剂与其所催化的反应物所处的物态是一致的，通常为可溶性化合物，如氯化钯、氯化铑、醋酸钯、羰基铑、三苯膦羰基铑、碘化铑等。在全部催化反应过程中，多相催化反应占 80%左右。

多相催化剂是目前工业中使用比例最高的催化剂，一般由活性组分、助剂和载体组成。贵金属催化剂的催化活性组分主要以钯（Pd）、铂（Pt）、钌（Ru）、铑（Rh）、铱（Ir）、金（Au）等为主。贵金属催化剂以产品活性、选择性、稳定性、使用寿命为关键评价指标，相比非贵金属材料催化剂，其具有不可替代的催化活性、良好的选择性、使用安全性、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，且废旧催化剂中所含贵金属可循环回收加工，是目前有机合成领域最重要的一类催化材料。

催化反应是许多化学反应特别是有机化学反应中的重要环节，而催化剂是催化反应的“心脏”和基础。催化剂对化学工业及社会的发展起到举足轻重的作用，据不完全统计，全球至少有 4.2 万种原料和化学中间体是通过催化剂直接和间接合成的。从精细化工（医药、化工新材料、农药、染料及颜料等）、基础化工、环保、新能源等行业的发展来看，催化剂都发挥着重要且必不可少的作用，每一次催化剂的更新换代都会推动行业的变革和高速发展。

贵金属催化剂的上游主要涉及贵金属矿产、载体等。贵金属在全球属于稀缺资源，贵金属催化剂的主要原材料是铂、钯等贵金属原料，而我国在铂族金属资源上属于极度匮乏的国家，其价格受全球和下游行业经济周期的影响变化快、波动大，且铂族金属价格昂贵，通常占产品生产成本的 90%以上。

因此，贵金属价格的波动对企业成本影响较大。国内铂族金属需求量较大，目前主要依赖进口，对外依存度较高。据《2022 庄信万丰铂族金属市场报告》显示，2021 年中国铂金需求量为 73.9 吨，钯金需求量为 84.2 吨。我国铂金属进口来源主要是南非和俄罗斯，占总进口量的 60%以上。2017 年至 2021 年，国内铂金属进口量上升趋势明显，尤其在 2020 和 2021 年，铂进口量增速连续两年超过 20%。

贵金属催化剂用载体种类繁多，以无机盐、金属氧化物、炭等载体为主。贵金属催化剂下游应用十分广泛，涉及精细化工（医药、化工新材料、农药、染料及颜料）、基础化工、环保、新能源等各领域。

2、行业发展情况及发展态势

近年来我国催化材料的研究和工业生产发展迅速，高端催化材料大部分仍然依赖进口，国产化需求依然很迫切。根据 Allied Market Research 的测算，预计 2030 年全球催化剂市场规模将达到 575 亿美元。

贵金属催化剂的应用几乎涉及到各行各业，是国民经济发展的重要基础。在石油、化学、医药等工业中的氢化还原、氧化脱氢、催化重整、氢化裂解、加氢脱硫、还原胺化、调聚、偶联、歧化、扩环、环化、羰基化、甲酰化、脱氯以及不对称合成等反应中，贵金属均是优良的催化剂；在环保领域，贵金属催化剂被广泛应用于有机废气催化燃烧、工业废水催化氧化等；在新能源方面，贵金属催化剂是氢燃料电池、电解水制氢装备的关键核心材料。

（1）精细化工领域

精细化工一般包括化学药品原料药及中间体，农药，涂料、油墨、染料、颜料及类似品，专用化学产品，化工新材料等几大类。精细化工是传统化工产业结构升级的重点发展战略之一。精细化工产品覆盖了社会经济生活的各方各面，其产品种类多、附加值高、用途广、产业关联度大，直接服务于国民经济的诸多行业和高新技术产业的各个领域，从医药、电子材料、染料、油墨、食品添加剂、化妆品等，到航空航天、汽车、机械、建筑新材料、电池用材料等高新技术领域都具有广泛应用。

当前，我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动能的攻关期，精细化工在这场变化中将会扮演重要角色。中国化工学会《2017-2025 年精细化工行业发展的设想与对策》中指出，美国、欧盟及日本精细化工率接近或超过 60%，我国计划到 2025年将精细化工率提高到 55%。贵金属催化剂在精细化工领域应用非常广泛，是精细化工行业发展的物质基础和核心支撑，精细化工产业的快速发展必将直接推动贵金属催化剂行业的需求增长。

1）医药化工

化学原料药和中间体的合成是精细化工中贵金属催化剂最大的应用领域，而国内原料药行业具备长期增长动力。

① 全球原料药市场持续增长，我国原料药出口规模扩张

原料药处于医药产业链的上游，随着人口老龄化程度加剧、民众健康意识增强、各国医疗保障体制日益完善，全球药品市场的不断扩大直接带动原料药市场规模的稳步上升。根据 Mordor Intelligence 和 Chemical Pharmaceutical GenericAssociation 数据，2021 年全球原料药市场规模达到 1,771 亿美元，预计到 2027年全球原料药市场规模达到 2,586 亿美元。

20 世纪 90 年代以前，美国和欧洲地区是全球主要的化学原料药生产地，生产规模大且技术水平先进。20 世纪 90 年代开始，由于环保、成本等原因，全球化学原料药的生产重心逐步转移至中国、印度等发展中国家。随着中国、印度等发展中国家的原料药厂商不断增加研发投入、优化生产工艺、提高技术水平，其在原料药行业的竞争地位不断提升。未来随着中国工艺水平、质控体系、国际注册申报水平的逐步提高，有望在原料药产能持续转移过程中承接更多订单，尤其是特色原料药、专利原料药等高技术含量产品订单，巩固在原料药领域的全球地位。

②国内原料药内需刚性增加，环保助力原料药产业优化升级

由于我国45-60岁人口高占比的人口结构，未来老龄化人口比例将迅速攀升，据世界银行预计，2050 年我国 65 岁及以上人口比例将达到 26%，大人口基数+人口老龄化加剧提升医疗卫生需求。此外，随着医保目录覆盖品种数量增加、调整常态化及药品集采的推进，用药负担整体减小，药品可及性增加，用药需求逐步被满足。国内“4+7”带量采购、药品关联审评和一致性评价政策的实施，使得更多疗效确切品种实现迅速放量，从而拉动原料药放量。因此，我国原料药市场内需刚性增加。

作为全球主要的化学原料药生产地之一，2015 年至 2017 年我国原料药市场保持稳步发展，产量和收入稳步增长。2018 年至 2019 年受环保政策、产能过剩等因素影响，原料药行业产量有所下滑，2020 年开始恢复了增长趋势。根据中国化学制药工业协会数据，2021 年中国化学原料药行业营业收入总额达到 4,265亿元，同比增长 8.11%；2021 年中国化学药品原料药产量为 308.6 万吨，同比增长 12.87%。

随着行业中小产能的逐步淘汰、大中型原料药生产企业相继完成环保措施整改，国内原料药产量逐步回升，原料药产业结构更加合理，采用绿色催化工艺生产的原料药比重进一步提高，高端特色原料药市场份额显著提升。贵金属催化剂具有绿色环保、安全高效的特点，原料药产业绿色化升级改造也必然带动贵金属催化剂使用量的增加。

预计未来我国原料药及医药中间体的生产和出口规模将继续扩容和增长，良好的发展前景还将直接传到上游原料行业，刺激贵金属催化剂市场的需求。抗生素（培南类、莫西沙星、氨曲南等），抗病毒药物（治疗丙肝、HIV、非典、流感、新冠肺炎等），新一代靶向肿瘤治疗药物，维生素，降血脂、降血压等心血管类药物，治疗风湿病、皮肤病等甾体类激素类药物等的生产都需要大量使用贵金属催化剂。

2）化工新材料

化工新材料是指现阶段发展的具有传统化工材料不具备的优异性能或某种特殊功能的新型化工材料。与传统材料相比，化工新材料具有质量轻、性能优异、功能性强、技术含量高、附加值高等特点。按照工业类别进行划分，化工新材料主要包括三大类：一是新领域的高端化工产品，二是传统化工材料的高端品种，三是通过二次加工生产的化工新材料。主要包括工程塑料、功能高分子材料、有机硅、有机氟、特种纤维、复合材料、电子化工材料、纳米化工材料、特种橡胶、聚氨酯、高性能聚烯烃、特种涂料、特种胶黏剂、特种助剂等十多个大类品种。

受益于全球各国对新材料行业的鼓励与下游电子、医药、新能源等相关新兴产业的发展，全球新材料行业较快发展。根据中国石油和化学工业联合会预计，到 2025 年全球化工新材料市场规模将达到 4,800 亿美元，2019-2025 年复合增速达 4.4%。此外，在全球“碳中和”的大背景下，节能、环保、可循环、低碳等材料绿色化也已经成为了共识，未来新材料也将呈现绿色化方向发展的态势。

经过多年的发展，我国化工新材料产业形成了较为完整的研发、设计、生产、应用体系，开发出十几个门类的数千种产品，建成多套示范装置，培育出一批龙头企业。产业规模不断壮大，其中，先进储能材料、光伏材料、有机硅、有机氟、生物基化工新材料等产能居世界前列。2021 年我国化工新材料产业规模达到9,616 亿元，市场总消费规模约为 1.2 万亿元，化工新材料进口额约 500 亿美元，占化工产品总进口额的 15%。

从 2016 年至2021 年，中国化工新材料产量从 1,536万吨增长到 2,653 万吨，年均复合增速 11.55%；中国化工新材料消费量从 2,627 万吨增长到 3,935 万吨，年均复合增速 8.42%。

化工新材料产业发展离不开市场的引领作用，新能源汽车、生物、高端装备、新能源、环保节能、轨道交通等产业的发展迫切需要品种众多的功能性化工新材料支撑，我国新材料产业前景广阔。根据前瞻产业研究院数据，2016 至 2020 年，中国化工新材料行业自给率不断提升，从2016年的58.5%提升至2020年的70.1%。

但是整体看，我国新材料行业的自给率仍有提升空间，尤其细分到半导体材料等技术壁垒相对较高的赛道，国内企业的市占率仍然相对较低，仍有较大的提升空间。2021 年年初，中国石油和化学工业联合会发布《石油和化学工业“十四五”发展指南》，其中特别强调要加快化工新材料的发展，提出“十四五”末化工新材料的自给率要达到 75%，占化工行业整体比重超过 10%。

化工新材料产业的创新与高质量发展，不仅是石化强国的关键内容，也是制造强国的关键所在。贵金属催化剂是化工新材料发展的基础，作为我国重点发展的七大战略性新兴产业之一，化工新材料的快速发展将为贵金属催化剂带来新的市场。氟材料、硅材料、高端纤维、液晶和 OLED、生物降解材料、膜材料等化工新材料的快速发展必将有力助推贵金属催化剂的需求增长。

3）农药

近年来我国农药工业行业格局优化，技术不断升级，农药开发向高效、低毒、低残留、高生物活性和高选择性方向发展，形成了较为完整的农药工业体系，农药新药供给逐步增加。在农药原料和中间体生产中需要广泛使用贵金属催化剂，尤其是近几年研发的新药大量使用贵金属催化剂，而且种类多样。如康宽、茚虫威、麦草畏、呋虫胺、氟胺草酯、唑啉草酯、啶酰菌胺、联苯菊酯等的生产过程中均需要使用贵金属催化剂，市场需求量大。

4）染料、颜料、涂料

我国是世界最大的染料生产大国，根据国家统计局数据，2021 年全国 1,584家规模以上印染企业实现营业收入 2,949.87 亿元，同比增长 15.06%。中国染料工业协会的数据显示，2021 年中国染料年产量 83.50 万吨。用于生产有机染料和颜料的三大酸，C 酸（6-氯间-甲苯胺-4-磺酸），D 酸（4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸）和 H 酸（1-氨基-8-萘酚-3,6-二磺酸），均为万吨级别染料颜料中间体，目前生产工艺环境污染较大，随着行业的发展和国家环保政策的要求，染料行业陆续采用环保安全的贵金属催化剂替代现有的催化剂，前景非常明朗。另外，诸如克利西丁、5-氨基苯并咪唑酮、邻氯苯胺、对氯苯胺、2,5-二氯苯胺，3,4-二氯苯胺、2,5-二甲氧基-4-氯-苯胺、DCB、二硝基萘等染料、颜料中间体的生产均需使用贵金属催化剂。

根据中国涂料工业协会发布的《中国涂料行业“十四五”规划》，从 2015年至 2020 年，涂料年产量从 1,717.6 万吨增至 2,459.1 万吨，增长 0.43 倍，平均年增长率 7.44％。预计“十四五”期间，全行业经济总量保持稳步增长，总产值年均增长 4％左右。到 2025 年，涂料行业总产值预计增长到 3,700 亿元左右；产量按年均4％增长计算，到2025年，涂料行业总产量预计增长到3,000万吨左右。并提出“十四五”目标：到 2025 年，环境友好的涂料品种占涂料总产量的 70％。因此，用于环保涂料方面的催化剂，需求巨大。

（2）基础化工领域

化工产品生产过程中，85%以上的反应是在催化剂作用下进行的。贵金属催化剂因具有无可替代的催化活性和选择性，在炼油、石油化工中占有极其重要的地位。例如，石油精炼中的催化重整，烷烃、芳烃的异构化反应和脱氢反应，烯烃生产中的选择性加氢反应，环氧乙烷、乙醛、醋酸乙烯等有机化工原料的生产均离不开贵金属催化剂。

催化技术是绿色环保的生产技术，在环保政策日益严格的情况下，绿色催化技术也将催生新的市场，如 PVC 生产用无汞催化剂。PVC 具有高耐受性、耐磨性、绝缘性、易加工和成本较低等特点，广泛应用于工业、农业、国防、化学建材等重要领域。2022 年度，国内 PVC 总产能达到 2,810 万吨，总产量 2,090 万吨。

PVC 主流生产工艺为乙炔法（电石法），以氯化汞作为催化剂的活性组分，虽然成本低，但对生态环境污染较为严重。我国是《关于汞的水俣公约》的缔约国，需要严格限制并减少使用汞或汞化合物的生产氯碱。目前，金基无汞催化剂被认为是最有望替代氯化汞催化剂应用于乙炔氢氯化的无汞催化剂。根据国内PVC 产能产量以及金基无汞催化剂效率等指标进行测算，预计金基无汞催化剂年需求量在 1 万吨左右，市场前景较为广阔。

（3）环保领域

环保领域已成为贵金属催化材料重要的应用领域之一，如工厂有机废气净化处理、水处理以及环境监测等。

1）工业废气、废水处理

工业废水和废气处理为环保治理的重中之重。在工业废水处理方面，催化湿式氧化技术特别适用于治理高浓度、难降解有机工业废水，如染料废水、农药废水、石化废水、焦化废水、造纸废水等，市场空间巨大。在工业废气处理方面，催化燃烧可以在较低温度下通过催化剂将几乎所有的有机废气氧化成二氧化碳和水，如 PTA（对苯二甲酸）废气、MMA（甲基丙烯酸甲酯）废气、丙烯酸废气等催化燃烧处理，具有很好的发展前景。

2）甲醛净化处理

近年来，关于甲醛对人类影响的报道越来越多，人们越来越关注生活环境，对甲醛的治理研究也引起社会及研究学者的重视。催化氧化技术处理甲醛是比较环保、高效、彻底的处理技术，其核心是催化剂。

（4）新能源领域

国家近年来重点支持氢燃料电池汽车，推动产业化发展。氢能利用也将由最初的燃料电池汽车逐渐向其他交通领域扩展，燃料电池船舶、燃料电池无人机也成为发展重点，德国、美国、日本、韩国等国家均较为重视氢能在交通领域的产业化进程。燃料电池电堆是整个燃料电池产业链的核心，主要由双极板、催化剂、膜电极、质子交换膜等构成，其中催化剂和双极板的成本占比较高。燃料电池是铂金属催化剂重要的潜在消费市场。

随着各国政府对氢燃料电池汽车产业的扶持及关键技术的突破，未来燃料电池汽车产业将迎来爆发式增长。根据中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》，2030 年至 2035 年，中国燃料电池汽车保有量将达到 100 万辆左右。中国氢能联盟编制的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》预测，到 2035年，燃料电池系统产能为 150 万台套/年，预计将会带来大量的铂金属催化剂需求。

目前，我国燃料电池催化剂产品性能稳定性差，和国外比存在不小差距。此外，我国燃料电池催化剂研究比较分散，大都集中在科研院所和高校，尚未实现可规模化生产、性能优异且稳定的产业化应用。

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