【国金研究】尾气催化材料国六带动相关配套材料放量

国金证券研究所

资源与环境研究中心

化工蒲强团队

行业观

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汽车是大气污染的首要来源汽车工业的发展在给我们生活带来越来更多便利的同时也对我们生存的环境带来污染，根据生态环境部公布的《中国机动车环境管理年报（2018）》，我国的大气污染主要来源于汽车尾气，汽车尾气污染治理刻不容缓。

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机后处理是目前最主流也是最行之有效的尾气处理方法，而其中催化剂是净化效果的关键目前，控制汽车尾气排放的主要措施包括机前措施、机内措施和机后措施三种，机后措施是最行之有效的方法，其中催化剂是关键。汽车尾气净化催化剂主要分为4部分，分别为贵金属活性组分、载体、 助剂及涂层。

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不同阶段不同类型的汽车尾气催化处理技术路线有所不同。对于柴油车，在国一至国三阶段，通过提升发动机内净化技术便可满足标准，国四至国五阶段，机后措施SCR是主流的技术路线，到了国六阶段，主要采用DOC+DPF+SCR+ASC路线；针对汽油车，国一至国五阶段，TWC是主流的技术路线，到了国六阶段，主要采用TWC+GPF技术路线。蜂窝陶瓷材料作为催化剂载体在未来仍将保持主流地位，用量随着催化器数量的增加而显著提高；而柴油车尾气处理技术的革新将带来国内沸石分子筛作为尾气催化剂涂层材料应用的突破。

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国六标准执行进行时，尾气催化材料空间有望大幅增长国六标准已于2019年7月1日开始分阶段执行，其中重型柴油车国六标准于 2019年 7 月 1 日起分阶段逐步实施，轻型汽车的国六排放标准于 2020年 7 月 1 日起分两个阶段实施。国六阶段，不同类型汽车均需加装催化器，其中重型柴油车需加装DOC、DPF、ASC催化器，汽油车需加装GPF催化器。设备加装也带来了尾气催化材料用量的大幅增长，其中蜂窝陶瓷材料作为催化剂载体需求量增加约1倍，市场空间达到95亿；高纯纳米氧化铝作为基础涂层材料需求量将增加14776吨，新增10亿左右的市场空间，沸石分子筛由于其在柴油车的应用突破需求量将增加7225吨，新增20亿左右的市场空间。

投资建议

随着国六标准实施的逐步深化，对于汽车尾气污染处理的要求也越来越高。标准的提高，要求对燃油车尾气催化系统升级，这也将带来相关尾气催化材料需求的增加。一方面催化器的个数增加带来催化剂载体蜂窝陶瓷材料的需求提升，另一方面对于柴油车催化系统的改变也将带来沸石分子筛在国内尾气处理应用的突破。我们建议关注催化剂载体供应商【国瓷材料(300285)、股吧】、奥福环保，沸石材料供应商万润股份。

风险提示

国六推进不及预期；产品价格下跌风险；市场竞争加剧风险；新能源汽车对于燃油车的替代

一、汽车尾气处理是环境污染治理的重要环节

1.1 汽车是机动车大气污染排放的主要贡献者

我国环境污染态势依旧严峻，首要污染物以PM2.5为主现代工业的不断发展，对我们生存的环境带来严重污染。以中国为例，2018 年，全国 338 个地级及以上城市中，217 个城市环境空气质量超标，占 64.2%。其中，以 PM2.5 为首要污染物的天数占重度及以上污染天数的 60.0%，以 PM10 为首要污染物的占 37.2%，以 O3 为首要污染物的占 3.6%。

移动源为PM2.5的首要来源，机动车尾气排放直接威胁群众健康根据北京市PM2.5源解析，移动源为PM2.5的首要来源，在重污染天气期间，移动源的贡献率会更高。同时，由于机动车大多行驶在人口密集区域，其尾气排放直接威胁群众健康。

汽车是机动车大气污染排放的主要贡献者机动车尾气排放污染物主要有四大类，分别是一氧化碳（CO）、总碳氢化合物（CH）、氮氧化物（NOx）以及颗粒物（PM）。根据中国移动源环境管理年报2019，机动车CO、NOx、PM污染物排放量超过90%来自汽车，HC污染物排放量超过80%来自汽车。

1.2 汽车污染物主要来自汽油车和柴油车，尾气成分有所不同

随着我国排放法规的趋严，全国四项污染物呈逐年下降之势，年均削减2.3%。若按照排放标准阶段划分的话，目前污染物贡献主要来自国三国四车型。

从车型划分的汽车污染物排放量，CO、HC污染物主要来自客车，NOx、PM污染物主要来自货车。进一步分析，CO、HC污染物主要来自小型客车，NOx、PM污染物主要来自重型货车。

从燃料类型划分的汽车污染物排放量，CO、HC污染主要来自汽油车，NOx、PM污染主要来自柴油车。

汽油车、柴油车尾气排放污染物有所区别主要是因为燃油成分、发动机条件以及尾气氛围有所区别，这也将带来汽油车、柴油车在尾气催化处理技术上会有所不同。

二、机后措施是汽车尾气处理的主流方式，催化器是机后措施的核心

2.1 机后措施是汽车尾气催化处理的主流方式

汽车尾气催化净化是指借助某些有效的技术措施，减少尾气中的有害物质或使尾气中的CO、HC、NOx及PM被氧化或还，生成无毒的CO2、H2O和N2。目前，控制汽车尾气排放的主要措施包括机前措施、机内措施和机后措施三种，其中机前和机内措施技术难度高，减排效果有限，机后措施是目前最主流也是最行之有效的尾气处理方法。

机后措施亦由多环节组成，各环节相互辅助也相互制约。目前机后尾气处理产业链主要涉及四个环节的生产企业，分别是催化剂配套材料厂商、催化剂厂商、发动机厂商以及整车厂商。

2.2 催化器是汽车机后尾气处理系统的主要部分

汽车机后尾气处理系统是由热端管件、催化器、共鸣器、消音器等组成，其中催化器是机后尾气处理系统的主要部分。

目前汽车催化器主要包括三元催化器（TWC）、汽油机颗粒捕集器（GPF）、柴油氧化催化器（GPF）、选择性催化还催化器（SCR）、柴油机颗粒捕集器（DPF）、氨泄漏催化器（ASC）等。

汽油柴油尾气成分不同带来催化器应用的差异因汽油车和柴油车的排放主要成分不同，故其治理技术理及载体种类有所差异，其中汽油车主要有TWC、GPF路线，柴油车主要有DOC、DPF、SCR、ASC路线，其中TWC主要处理CO、HC、NOx，GPF、DPF主要处理PM、PN，DOC主要处理CO、HC；ASC主要处理NH3，SCR主要处理NOx。

2.3 催化剂是催化器的核心

汽车尾气净化催化器主要由催化剂和金属外壳构成，而催化剂是其中核心，其主要由四部分构成贵金属活性组分、催化剂载体、 助剂及涂层(第二载体)；其中贵金属活性成分为催化剂的核心部分，主要起催化作用，载体提供有效的表面积及孔结构，涂层用于增大表面积，助剂用于协助催化剂更好地发挥性能。

自20世纪70年代汽车尾气净化催化剂问世以来，其发展主要经历了四个阶段，分别为铂和钯氧化型催化剂、氧化-还双段催化剂、三元催化剂（TWC）以及单金属钯的TWC。目前三元（TWC）的制备和应用已趋于成熟，由于其具有机械强度高、比表面积大、阻力小、活性高等优被日、美等汽车工业广泛使用。

目前全球的汽车催化剂市场基本为国外企业垄断，德国巴斯夫和英国庄万丰各揽走了26%左右的环保催化剂市场份额，比利时优美科公司占19%的份额。

2.4 汽车催化剂组成之一载体，主要为蜂窝陶瓷载体

汽车尾气催化剂载体是影响催化剂效能的重要因素之一，它的主要的作用是提供有效的比表面积及适宜的孔隙结构，并使催化剂获得足够的机械强度及热稳定性，起着活性中心和节省活性组分用量的作用。国内外车用载体骨架的材料主要有陶瓷和金属两种 。在结构形式上分为颗粒型载体、蜂窝状载体和 SiC泡沫陶瓷载体，其中蜂窝状载体是目前的主流。

目前汽车用载体以蜂窝陶瓷为主，且中长期仍将是主流 早期的车用催化剂载体氧化铝颗粒，虽然具备比表面积大、机械强度高，价格低廉的优势，但其排气阻力和背压大，使油耗上升、功率下降；同时高温下易粉化，造成二次污染和载体寿命缩短；因此，在颗粒型载体问世不久便出现了整体型蜂窝陶瓷载体对其形成替代。目前蜂窝陶瓷载体已成为车用催化剂载体的主流。而其它类型的载体（金属载体、新兴的玻璃纤维载体），由于工艺、材料和成本等方面的因，短期内难以大范围应用，因而未来长时间内蜂窝陶瓷载体仍将是主流。

蜂窝陶瓷分为直通式载体和壁流式载体，其中直通式载体包括SCR、DOC、ASC、TWC载体等，壁流式载体包括DPF和GPF。

蜂窝陶瓷行业属于寡头垄断行业，其中康宁和NGK市场份额高达90%。近年来国内以【奥福环保(688021)、股吧】、王子制陶等为代表的企业也开始崛起，竞争力不断增强。伴随着国六的实施以及材料国产化要求的提升，国内企业有望在蜂窝陶瓷市场抢占更多份额。

2.5 催化剂组成之二涂层

涂层主要有两个作用，一是提高载体的机械强度和满足催化要求的高比表面积，另外一个作用是稀释、支撑和分散催化剂活性组分和少量的助剂，从而达到提高催化剂的净化效率。目前用于尾气处理载体上的耐高温涂层可设计为以下体系Al2O3基材料、沸石基材料、钒基（V2O5/TiO2/WO3）材料、MgO材料和SiC材料等，国六之前主要用Al2O3以及钒基作为涂层材料，到了国六阶段，主要用Al2O3以及沸石作为涂层材料。

国六阶段高纯氧化铝用量将提升

若按纯度划分的话，氧化铝可以分为普通型氧化铝（纯度99.99%），由于汽车尾气催化对于性能要求更加严苛，其要使用的氧化铝为高纯纳米氧化铝。国六阶段汽油车尾气催化器使用数量的提升将带来氧化铝涂层用量的增加。

目前高纯纳米氧化铝的国外主要生产企业有住友、沙索等，国内主要生产企业包括国瓷材料、山东晶鑫晶体科技有限公司、宣城晶瑞新材料有限公司等。

国六阶段推动了国内沸石分子筛在尾气催化领域应用的突破

到了国六阶段，涂层材料变化的主要在于SCR催化器的涂层由先前的钒基变为沸石分子筛，也就是说国六将推动沸石分子筛在国内汽车尾气催化领域从0到1的突破。

沸石分子筛分为天然沸石分子筛和合成沸石分子筛，目前大部分工业用沸石分子筛是通过化学合成生产的。型号主要有3A(钾A型)、4A(钠A型)、5A(钙A型)、10Z(钙Z型)、13Z(钠Z型)、Y(钠Y型)、钠丝光沸石型等。

沸石分子筛国内竞争格局高度分散，国外竞争格局集中根据《分子筛在国内石油化工行业的应用》统计，我国产能规模在5000吨以下的小型厂商数量占比81%，而产能规模在1万吨以上的大型厂商数量占比仅9%。相比于国内竞争格局，国外竞争格局集中，主要企业有4家，分别是美国环球石油产品公司、阿科玛、Zeochem以及日本东曹。

沸石分子筛下游应用分散，细分应用领域较多应用方面，沸石分子筛的下游较为分散，其最大下游是炼油行业，占比29%，其次是空气分离、石化等。在汽车尾气催化领域，在国五以及之前鲜有应用；沸石的真正大规模应用将在国六阶段。

2.6 催化剂组成之三助剂

助剂是一些自身没有催化作用或活性较低的添加物，但加入助剂能大大提高催化剂的活性、选择性或寿命。特别是在汽车排气的恶劣条件下,为提高催化剂的稳定性常常需要加入助剂，一些助剂能直接促进催化剂的性质，而有些助剂起着稳定其它助剂的作用。催化助剂主要为稀土金属氧化物（Ce、La、Sn、Zr、Mo、Ti）和碱金属氧化物（BaO、CaO、SrO）等。

2.7 催化剂组成之三活性成分

尾气催化剂的活性组分是催化剂中最重要的成分之一，可分为贵金属和非贵金属2 种类型。贵金属类以 Pt、 Ｒh、 Pd 最为常用，其中铂和铑主要用于一氧化碳和碳氢化合物的氧化催化，铑主要提供NOx的还活性，同时兼具对碳氢化合物的氧化活性。贵金属催化剂优是起燃温度低、寿命长，对 CO、HC、NOx 同时具有较高的催化转化效率; 缺是贵金属价格昂贵，资源稀少，易发生 Pb， S 中毒。

非贵金属催化剂以 Mn、 Co、 Fe、Sr、Cu、Ni、Bi 等过渡金属与碱金属氧化物为主要活性组分，非贵金属氧化物添加物中常见的是稀土氧化物，但由于其起燃温度高、热稳定性差、活性差易中毒等特，一直未得到普遍应用。

三、国六标准推动汽车尾气催化剂配套材料用量大幅增加

3.1 国六是目前全球最严的汽车排放法规之一

我国汽车排放法规主要沿用欧洲体系，执行实施进度相对滞后目前，国际上汽车排放法规主要形成了欧洲、美国以及日本三大体系，我国的机动车排放标准沿用的是欧洲体系。尽管标准升级速度比欧美快，但实际实施年份要比欧洲慢5-10年。

国六是目前全球最严的汽车排放法规之一从 2000 年至今，我国相继制定了一系列排放法规，完成了从国一到国五的跨越。目前已实施的国六标准是根据国五标准的实施情况和国内机动车实际情况进行的一次自主创新，在主要污染物限制方面，国六明显加严了排放限制，甚至国六b执行后将严于欧六，因此国六也是目前全球最严的汽车排放法规之一 。以柴油车为例，若柴油车全面实施国六排放法规，其对大气中 NO2 浓度的贡献仅增加了1 μg/m3，对空气质量的影响可以忽略不计。

针对轻型汽车，国六排放标准分两个阶段实施，自 2020 年 7月 1 日起，所有销售和注册登记的轻型汽车应符合国六标准 6a 限值要求；自 2023年 7 月 1 日起，所有销售和注册登记的轻型汽车应符合国六标准 6b 限值要求；相比于国五，国六加严了污染物排放限值，其中NOx限值加严了41.67%，PM限值加严了33.33%，CO、HC限值均加严了50%，并增加了汽油车排放颗粒物要求。

虽然部分提前执行国六的城市进度上有所放缓但仍快于国六规定的执行时间在国六标准发布后，部分有条件的城市计划提前执行国六标准，但执行进度有所放缓，我们分析主要有以下几个因

Ø  多个环节协同耗时较长汽车产业链较长，各环节的变动都有可能影响到其它环节；新标准的实施涉及面较广，而汽车又是认证壁垒极高的行业，因此建立标准相关配套体系尚需时日；

Ø  国六是目前世界上最严格的尾气排放法规之一，而提前实施国六的城市大多执行更加严格的国六b；

Ø  存量非国六汽车库存消耗仍需时间。

3.2 国六的执行加速了机后尾气处理产业链的变革

国六标准的执行推动了机后尾气处理产业链的变革国六标准的逐步实施给整个汽车机后尾气处理产业链提出了更高的要求，对于整车厂来说，其需要调整车身结构以适应新的机后尾气处理系统；对于发动机厂家来说，由于需要加装催化器，故其需要调整机后尾气处理系统设计；对于催化剂及其配套材料厂商来说，为了满足更高的标准，其需要提高产品性能。

3.2.1 汽车机后尾气处理产业链变革之一催化器的加装

各个阶段不同类型的的汽车尾气催化处理技术路线有所不同。到了国六阶段，催化器需要加装，其中汽油车需要加装DPF催化器，柴油车需要加装DOC、DPF、ASC催化器，催化器加装的同时也会增加尾气催化材料的用量。

针对柴油车，在国一至国三阶段，通过提升发动机内净化技术便可满足标准，国四至国五阶段，SCR是主流的技术路线，到了国六阶段，主要采用DOC+DPF+SCR+ASC路线；

针对汽油车，国一至国五阶段，TWC是主流的技术路线，到了国六阶段，主要采用TWC+GPF技术路线。

3.2.2 汽车机后尾气处理产业链变革之二尾气催化材料用量的大幅提升

（1）蜂窝陶瓷用量的大幅提升

到了国六阶段，由于需要加装催化器，这样就意味着配套蜂窝陶瓷载体用量也将大幅增加。具体来说，国五标准下，汽油车单车使用载体量约为1.5L，柴油车约为15L，以2019年汽油车2121万台产量、柴油车295万台产量测算，在中性条件假设下，2019年汽车尾气催化器载体需求量约为8140万升；而到国六标准下，汽油车需加装GPF，体积增加约一倍，对催化剂载体需求提升至3升/台，柴油车加装DOC、DPF、ASC，对催化剂载体需求提升至25升/台，若以2312万台汽油车（2015-2019年平均产量）和289万台柴油车（2015-2019年平均产量）测算，在中性条件假设下，2022年我国汽车工业对尾气催化剂载体的需求量将达到14017万升。

（2）氧化铝用量的大幅提升

国六标准下，氧化铝应用于汽油车的三效催化器和GPF催化器，以及柴油车的DOC和DPF催化器。国五标准下只有汽油车三效催化器使用氧化铝，在中性条件假设下，以100g/L的涂覆量测算氧化铝的市场空间，则我国2019汽车催化剂市场氧化铝的市场容量为4481吨。而到了国六标准，除了柴油车SCR、ASC催化器，其它催化器均要使用氧化铝作为载体，在中性条件假设下，若国六标准实施将带来氧化铝12281吨的新增市场空间。

（3）沸石分子筛用量的大幅提升

国六之前，主要是TWC催化器使用γ-Al2O3作为涂层材料，而SCR催化器使用的涂层材料为钒基（V2O5/TiO2/WO3）涂层材料。到了国六阶段，TWC催化器仍使用氧化铝作为涂层材料，加装的催化器除了ASC其它也均使用氧化铝作为涂层材料，而对于SCR催化器来说，先的钒基涂层材料没办法满足国六对氮氧化合物的严苛的排放要求，需要换为沸石分子筛的涂层材料。

在中性条件假设下，国六实施后分子筛在中国将开拓7225万吨的巨大市场，并且伴随国六标准的阶段性深入，分子筛的用量也会相应增加，届时市场需求将进一步兑现。

投资建议

随着国六标准实施的逐步深化，对于汽车尾气污染处理的要求也越来越高。标准的提高，要求对燃油车尾气催化系统的升级，这也将带来相关尾气催化材料需求的增加。一方面催化器的个数增加带来催化剂载体蜂窝陶瓷材料的需求提升，另一方面对于柴油车催化系统的改变也将带来沸石分子筛在国内尾气处理应用的突破。我们建议关注催化剂载体供应商国瓷材料以及奥福环保，沸石材料供应商万润股份。

国瓷材料

公司是国内领先的陶瓷材料生产企业，涉及MLCC粉体、纳米氧化锆等材料；作为国内最大的MLCC配方粉生产企业，主要客户覆盖了三星、国巨、风华高科等MLCC电容器龙头；纳米氧化锆在公司并购了深圳爱尔创之后打通了粉体材料到制品再到终端的全产业链，具备极强的竞争力；同时公司也在利用技术上的优势积极布局5G以及半导体相关材料的研发生产。

在收购江苏天诺、江西博晶科技和王子制陶之后，公司成为全球唯一一家能够为客户提供除贵金属以外的全系列催化剂解决方案的供应商，为尾气催化领域的稀缺标的 。催化剂载体方面，目前产能为5400万升/年；经过多年努力，公司已经研发出TWC、DOC、DPF、SCR载体等产品配方，其产品已经得到威孚力达和众多国外客户的认可，随着国六的逐步执行，公司该业务有望迎来巨大的发展空间。

万润股份

公司主要从事息材料产业、沸石环保材料产业和大健康产业三个领域产品的研发、生产和销售。在息材料领域，主要产品为 TFT液晶材料及OLED显示材料，经过多年努力，公司已成为全球主要高端TFT液晶单体材料生产商之一以及国内唯一一家同时为三大巨头供应OLED材料的供应商，我们预计随着大尺寸面板需求的增加以及OLED面板渗透的加速，公司该业务有望实现高速发展。在大健康材料领域，公司通过收购美国MP公司为公司进入大健康领域奠定基础，随着全球医药市场持续快速增长，公司大健康业务潜力巨大。

在环保材料领域，公司主要产品为尾气净化用沸石，目前拥有5850吨的沸石产能，未来三年将继续新增3000吨产能。公司目前是国内领先的沸石分子筛生产商，也是世界第二大高端沸石环保材料供应商。公司目前是全球领先的汽车尾气净化催化剂生产商庄万丰的核心合作伙伴，稳定向庄万丰供应车用沸石。到了国六阶段，国内尾气催化沸石分子筛应用将实现从0到1的突破，而且公司深度绑定全球催化剂龙头企业之一庄万丰，国六的逐步推进将加速公司沸石环保材料业务的放量。另外，沸石分子筛还在烟道气脱销、VOCs处理、炼油催化等领域具有广阔的市场空间，产能逐步释放将为公司打开新的增长空间。

奥福环保

公司是国内蜂窝陶瓷载体生产商，也是国内柴油车蜂窝陶瓷的龙头企业，主要产品包括蜂窝陶瓷系列产品和VOCs废气处理设备。产能方面，公司目前拥有400万升DPF产能，在建200万升DOC、160万升TWC、200万升GPF，产能的逐步投放将助力公司长远发展。客户方面，公司目前已经成功进入潍柴动力、【中国重汽(000951)、股吧】、玉柴动力、康明斯、戴姆勒等知名整车或主机厂商的供应名录，并与全球主流的外资催化剂厂商优美科、巴斯夫以及庄万丰建立起了长期合作关系。到了国六阶段，柴油车蜂窝陶瓷的用量将大幅增加，公司作为国内柴油车蜂窝陶瓷领域的龙头，业绩有望持续爆发式增长。

风险提示

国六推进不及预期汽车产业链较长，各环节的变动都有可能影响到其它环节；新标准的实施涉及面较广，而汽车又是认证壁垒极高的行业，新标准的推进有不及预期的可能；

产品价格下跌风险尾气尾气催化材料所面对的最终客户为整车厂，其具有较强的议价权，故相关配套产品价格存在下跌的风险；

市场竞争加剧风险虽然目前尾气催化材料领域尤其是蜂窝陶瓷以及沸石呈寡头垄断格局，但随着第二梯队第三梯队竞争对手的逐步崛起，市场竞争有加剧的风险；

新能源汽车对于燃油车的替代汽车尾气催化材料主要用于传统燃油车，随着新能源车市占率的不断提高，汽车尾气催化材料市场空间有被蚕食的风险。