基于专利分析的全球钨催化剂技术发展研究

徐笑阳 ，刘新敏 ，游航英 ，谢春花

（1.景德镇陶瓷大学知识产权信息中心，江西景德镇333001；2.江西省陶瓷知识产权信息中心，江西景德镇333001；3.赣州有色冶金研究所，江西 赣州 341000）

0 引言

钨是中国优势金属，资源丰富、分布广阔，其钨资源保有储量、年产量、出口量都居世界首位。目前，钨资源的主要用途集中在硬质合金、钨铁、钨材等方面，而在钨化工如钨催化剂上的用途和消费较少[1-3]。钨催化剂的附加值很高，其类型包括单质钨、氧化钨、碳化钨、硫化钨和杂多钨酸等，由于它们对加氢、脱氢、烯烃水合、酰基化、酯化等反应有良好的催化作用，因而成为精细化工、石油炼制、光催化、废气脱硝等行业的重要类型催化剂[4-7]。因此，积极对钨催化剂进行专利分析，不仅可有效跟踪全球钨催化剂技术动态，发现技术热点和空白点，避免重复研究，为我国钨催化剂技术提供研究依据，还能为促进产学研相结合、加快技术工业化，进而增加我国钨催化剂在国际市场上的份额，创造更大的效益[8-9]。

本文基于钨催化剂专利信息，从专利申请趋势，专利地域、专利技术IPC、专利申请人、专利聚类等方面进行定量和定性的分析全球催化剂专利数据的特征、关系及变化，并进行归纳，最终以专利可视化的形式展示[10-12]。

1 数据来源及分析工具

本文以中国国家知识产权局专利数据库和IncoPat科技创新情报平台为基础，建立检索表达式，其表达式为（TI=（钨and催化剂））or（IPC=（B01J23/30））or（（IPC=（B01J））and（TIAB=（钨））），截至2018年11月27日，检索出符合要求的钨催化剂专利申请共计27998件，合并申请后专利数为20 269件。将专利的申请日、申请量、公开日、IPC分类号、摘要、标题等信息下载至Excel表中，作为本文研究的数据基础。由于专利公开的18个月滞后期，2017年和2018年的数据仅供参考。

2 钨催化剂专利信息分析

2.1 全球钨催化剂专利申请趋势分析

专利申请量能够代表一个行业的技术发展程度和发展水平。从专利申请量统计来看（图1），截至2018年11月27日，经数据处理后，全球钨催化剂专利申请总量20 269件，钨催化剂领域专利申请量总体呈现增长状态。

1907年首件钨催化剂专利：钨氧化物催化剂应用专利（公开号：FR380486A）申请到1950年，是钨催化剂领域的萌芽期，参与该领域技术研发的主要是国外公司，每年申请量均不超过10件，这主要是因为钨催化剂技术属于高附加值技术，研发较为复杂，成本投入较高，技术相对薄弱；1951年至1980年为钨催化剂领域的起步期，国外钨催化剂技术发展也十分迅速，该领域中出现了大量关于催化剂装备的专利申请，年申请量约200件左右，与前期相比有很大的发展；1981年至今是钨催化剂领域的快速发展期，钨催化剂专利申请快速增长。自1985年《中国专利法》成立以来，国内企业和科研院所开始在该领域进行了专利申请，并对钨催化剂技术十分重视，中国在2005年正式启动国家知识产权战略的制定工作，2008年6月“国家知识产权战略”正式出台，之后各省市也纷纷展开知识产权发展战略纲要工作，对专利申请的数量和质量都提出了战略性的指标，大大促进了国内申请人申请专利量。2016年该领域的专利申请达到最大，高达1 078件。这些专利申请人代表有国外的巴斯夫公司、三菱公司和国内的中国石化公司等。

图1 全球钨催化剂专利申请量变化趋势Fig.1 The development trend of global tungsten catalysts

2.2 全球钨催化剂专利领域分析

图2为钨催化剂专利公开国和专利来源国主要分布情况。从图2中申请公开国分布来看，在中国、日本和美国申请的钨催化剂数量排名前三，说明这三大国家是钨催化剂产品的主要目标国，此外欧洲国家如德国、法国、英国和荷兰等也是钨催化剂的主要市场。从申请来源国来看，美国、日本在钨催化剂领域创新能力较强。与钨催化剂技术发达的国家相比，中国在钨催化剂创新产品或高附加值钨催化剂产品的专利技术都较为薄弱。中国申请人可借鉴美国、日本、德国等主要申请人核心专利和失效专利，加大对钨催化剂创新产品或高附加值钨催化剂产品的研发投入及专利申请的强度和力度，同时应根据自身的市场战略在市场目的地进行相应的专利申请努力拓展国外市场，保证在国内市场上的技术申请优势的同时也确保国外自身的市场地位。

图2 全球钨催化剂专利公开国和专利来源国分布情况Fig.2 The distribution of patent open countries and patent source countries of global tungsten catalysts

2.3 钨催化剂专利技术分析

表1为钨催化剂领域专利技术分布前十IPC分类号（大组）列表。由表1可知，钨废综合利用技术领域的技术研发主要集中在钨氧化物的催化剂（B01J23）、包含卤素化合物钨催化剂（B01J27）、制备钨催化剂的方法（B01J37）、制备装置（C07B61）等，申请量分别为：13 863件、5 423件、4 472件和4 076件，可见钨氧化物催化剂和钨氢氧化物催化剂为现阶段的重点研究领域。此外废气净化、脱硫脱硝用催化剂和分子筛催化剂等也是全球钨催化剂技术的专注热点。

表1 全球钨催化剂专利技术布局Tab.1 The patent technology layouts of global tungsten catalysts

表2 全球钨催化剂2009—2018的专利技术布局列表Tab.2 The list of patent technology layouts of global tungsten catalysts from 2009 to 2018

图3 2009—2018年全球钨催化剂专利技术布局Fig.1 The patent technology layouts of global tungsten catalysts from 2009 to 2018

为了解钨催化剂专利技术近十年的发展热点，本文利用IncoPat平台的3D专利沙盘功能，对钨催化剂2009—2018年专利技术的研究布局进行了分析（图3）。可以看出，钨催化剂专利的热点技术领域主要集中在：（1）加氢催化剂/加氢裂化催化剂；（2）催化助剂/固定床/精制工艺；（3）燃料电池/过渡金属/复合氧化物；（4）氮氧化物/废气；（5）磷化钨/固体催化剂/非均相氧化；（6）钨酸铋/复合光催化剂/有害化学物质；（7）烟气脱硝/偏钒酸铵；（8）贵金属掺杂组合物；（9）氧化钨/光催化；（10）共促进剂/触媒/烯烃氧化物等。

3.4 钨催化剂技术专利申请人分析

图4为全球钨催化剂专利申请总量前二十的申请人的专利申请情况，其中日本有7位申请人：三菱公司、日本触媒、日立公司、东芝公司、旭华成株、昭工电工和西门子公司；美国3位申请人：埃克森美孚、陶氏杜邦和通用电气；德国有3位申请人：巴斯夫、赢创工业和拜耳公司；中国也有3位申请人：中国石化、中国科学院和中国石油；荷兰有2位申请人：壳牌公司和阿克苏诺；英国和法国分别有1位申请人：阿莫科公司和法国石油。这二十个申请人中德国巴斯夫公司专利申请量最大，是世界领先的化工公司，主要产品涉及石油、天然气，这些均需要大量催化剂，因此德国巴斯夫公司在催化剂领域进行大量专利布局。其次申请量较多的申请人有日本三菱、中国石化、美国埃克森美孚，这三家公司都涉足石油、化工等领域。

图4 全球钨催化剂专利申请总量前二十申请人的专利申请情况Fig.4 The patent application of the top 20 applicants of global tungsten catalysts

图5为全球钨催化剂专利申请总量前十的申请人的专利技术布局，这十家公司专利布局在B01J23（钨单质或钨氧化物或氢氧化物的催化剂）技术上最多，除此之外每家公司均有自身优势技术。德国巴斯夫在催化剂制备方法上（B01J37和C07B61）创新能力强；日本三菱和日本日立公司在废气净化方面研究成果多（B01D35）；美国埃克森美孚和英国阿莫科公司在包含卤素、硫、硒、碲、磷或氮的元素或化合物的催化剂；包含碳化合物的催化剂（B01J27）的研究颇多；日本触媒和美国陶氏杜邦在钨催化剂所用装置（C07J61）的研究创新能力较强；荷兰的壳牌公司、中国石化公司和中国科学院其研究主要集中在各类催化剂及制备方法上（B01J27和B01J37）。国内企业和研发部门可借鉴上述申请人的优势技术，进而提高我国钨催化剂技术创新能力。

3 结论

本文基于专利情报对全球钨催化剂的技术发展进行了分析和数据处理，得出以下结论。

（1）全球首次在1907年申请钨催化剂应用专利，并随着时间的推移，钨催化剂专利申请量总体呈增长的趋势。1950年以前为钨催化剂领域的萌芽期，参与技术研发的主要是国外公司；1951年至1980年为钨催化剂领域的起步期，国外钨催化剂技术发展迅速且有一定的技术突破；1981年至今是钨催化剂领域的快速发展期，国内研发部门在国家政策方针的影响下，钨催化剂专利申请快速增长。

（2）从钨催化剂专利公开国和专利来源国主要分布来看，中国、日本、美国、德国等地是钨催化剂产品出口的主要目标国，美国、日本等发达国家是钨催化剂领域技术创新主要来源国。

（3）钨催化剂的技术研发主要集中在钨氧化物催化剂、包含卤素化合物钨催化剂、钨催化剂制备方法和装置等方面。通过聚类分析，2009—2018年钨催化剂的研究热点主要是加氢催化剂/加氢裂化催化剂、催化助剂/固定床/精制工艺等。

（4）从钨催化剂专利申请人分析来看，专利申请总量前二十的申请人中，日本有7位、美国、德国和中国均有3位、荷兰有2位，英国和法国各1位，其中德国巴斯夫公司专利申请量最多，其次申请量较多的申请人还有日本三菱、中国石化、美国埃克森美孚等。从钨催化剂专利申请总量前十申请人的技术布局来看，在钨单质或钨氧化物或氢氧化物的催化剂的专利布局最多，此外，德国巴斯夫公司在催化剂制备方法上创新能力强；日本三菱在废气净化方面研究成果多；美国埃克森美孚和英国阿莫科公司在包含卤素等元素或化合物的催化剂等的研究颇多；国内研发部门可对重要申请人的优势技术进行借鉴，进而促进我国钨催化剂产业发展。