Diseño de Catalizadores

Cuándo usar

Usuarios que preguntan cómo diseñar un catalizador, qué composición elegir, cómo optimizar el rendimiento, consejos sobre rutas de síntesis, formulación de catalizadores, diseño de electrocatalizadores o cómo seleccionar condiciones de síntesis.
Entrada típica: objetivo de diseño (tipo de reacción + sistema de materiales / necesidad de rendimiento). Opcional: resultados de búsqueda bibliográfica de catalizadores.
Cubre HER, OER, ORR, PEMWE, división total del agua, fotocatálisis y upcycling de plásticos, entre otros sistemas.

Cuándo NO usar

Búsqueda bibliográfica pura — use catalyst-search; esta habilidad no realiza búsquedas.
Diseño de materiales no catalíticos (por ejemplo, cátodos de baterías, dispositivos semiconductores) — no aplica.
Consultar un DOI o texto completo específico — use WebSearch / WebFetch directamente.

Prerrequisitos

Viene con su propia base de conocimiento (references/) y plantillas (templates/); funciona sin dependencias externas.
Opcional: cuando WebSearch / WebFetch están disponibles, la habilidad puede rastrear el origen de una regla específica (no es necesario).

Interfaz de entrada

Obligatorio: objetivo de diseño — tipo de reacción más sistema de materiales o necesidad de rendimiento.
Opcional: la salida estructurada de la literatura de catalyst-search (la tabla literature_matrix.md, las conclusiones de apoyo y las sugerencias de validación).
- Con literatura — brinda asesoramiento específico utilizando sus sistemas y métricas particulares, y cita el respaldo.
- Sin literatura — brinda asesoramiento general a partir de la metodología integrada (consulte references/design_methodology.md).

Sistema de metodología (en capas, multifuente, trazable, evolutivo)

La metodología fusiona continuamente evidencia de múltiples fuentes, organizada en cuatro capas, y evoluciona dinámicamente con nueva literatura.

Base de conocimiento completa en capas: references/design_methodology.md (cada entrada lleva una etiqueta de fuente, confianza y fecha de actualización).
Mecanismo de actualización dinámica: references/methodology_update_protocol.md.
Registro de trazabilidad: references/methodology_registry.md (trazar por ID hasta la fuente / DOI).

Marco de cuatro capas

L1 — Teoría: relaciones estructura–propiedad, centro de la banda d, principio de Sabatier, tipificación de mecanismos (AEM / LOM; Volmer–Heyrovsky), compromiso actividad–estabilidad, defectos como actividad, sinergia bifuncional.
L2 — Métodos y herramientas: biblioteca de síntesis (SEA, dopaje de bajo punto de fusión, anclaje de ligandos, pirólisis de fuente única, calentamiento Joule, plantillas, ingeniería de límites de grano), caracterización y computación (XRD, STEM, XPS, EXAFS, DFT, ML), diseño estructural (tamaño, ordenamiento, núcleo–cáscara, soporte, sitios de átomo único y dual).
L3 — Parámetros: temperatura de recocido (450–1150 °C), velocidad de enfriamiento (enfriamiento lento ≤ 2 °C/min), atmósfera, tamaño de partícula, nivel de dopaje, relación de composición, postratamiento.
L4 — Validación: evaluación escalonada RDE → MEA, estándares aplicables (TCASMES 400-2024, T/CRES 0030-2025), puntos de referencia por sistema, validación de ordenamiento / estabilidad / escalado.

Etiquetas de fuente (trazabilidad)

[CS] recuperación de búsqueda de catalizadores (con DOI) · [AI] adquirido por el usuario a través de IA / habilidad · [EXT] canal externo (conferencia, patente, estándar, datos internos) · [EXP] suposición empírica (a verificar). Confianza: ★–★★★.

Al generar asesoramiento, muestre la etiqueta de fuente de cada entrada citada y distinga "confirmado por la literatura" de "suposición empírica".

Flujo de trabajo

Analizar entrada. Extraiga el objetivo de diseño y recopile evidencia de múltiples fuentes: matriz de búsqueda de catalizadores [CS], proporcionada por el usuario [AI], externa [EXT]. Si la entrada está incompleta (falta el tipo de reacción o el sistema de materiales), pida al usuario que aclare primero; no adivine.
Emparejar reglas por capa. Mapee el objetivo a la teoría L1 (dirección del mecanismo) → métodos L2 (síntesis / caracterización) → parámetros L3 (ventanas) → validación L4 (ruta de evaluación).
Generar asesoramiento. Produzca composición, estructura, síntesis, condiciones y validación. Cada cita debe indicar su etiqueta de fuente (y DOI) y confianza, y distinguir lo confirmado de lo adivinado.
Relleno dinámico (evolucionar, opt-in). Solo cuando el usuario solicite explícitamente actualizar la base de conocimiento (por ejemplo, "actualiza tu metodología" / "recuerda esto"): valide nuevas reglas según methodology_update_protocol.md y rellene los propios references/design_methodology.md y references/methodology_registry.md de la habilidad (fuente, DOI, confianza, estado). De lo contrario, mantenga la metodología integrada como solo lectura y no modifique ningún archivo de la habilidad. Para direcciones con poca evidencia (solo [EXP]), sugiera proactivamente una nueva verificación de búsqueda de catalizadores para actualizar a [CS].
Salida. Escriba la propuesta de diseño según templates/design_proposal.md y cite en GB/T 7714 (consulte templates/citation_gb7714.md de búsqueda de catalizadores o la copia propia de esta habilidad).

Interfaz de salida

Propuesta de diseño que cubre composición, estructura, síntesis, condiciones y validación; formato según templates/design_proposal.md.
Al citar literatura, proporcione una cita GB/T 7714 y etiquete cada elemento como "respaldado por la literatura" o "suposición empírica".

División del trabajo

La búsqueda bibliográfica es trabajo de catalyst-search; esta habilidad no vuelve a buscar, solo consume esa salida o utiliza su conocimiento integrado.
Para rastrear el origen de una regla específica, se puede usar WebSearch / WebFetch (opcional).

Notas

El asesoramiento debe basarse en la metodología integrada o en la literatura proporcionada; no se permiten afirmaciones sin fundamento.
Distinga claramente "confirmado por la literatura" de "suposición empírica".
El asesoramiento debe incluir una ruta de validación viable (caracterización, prueba) para que el usuario la verifique.
Seguridad y permisos: de forma predeterminada, esta habilidad solo lee sus propios references/ y templates/; no ejecuta comandos del sistema y no realiza solicitudes de red más allá del WebSearch / WebFetch opcional; no recopila ni extrae datos del usuario. Autoactualización opcional: el paso 4 ("Relleno dinámico") puede escribir en los propios references/design_methodology.md y references/methodology_registry.md de la habilidad — pero solo cuando usted lo habilite explícitamente (por ejemplo, "actualiza tu metodología"). Nunca escribe en sus propios archivos o directorios de proyecto.

Ejemplo

Entrada: diseñar un catalizador OER ácido con η₁₀ < 200 mV y estabilidad > 500 h.
Salida:
- Composición: Ru@IrOₓ núcleo–cáscara (núcleo de Ru de alta actividad, cáscara de IrOₓ resistente a la disolución). [CS] ★★★
- Estructura: redistribución de carga interfacial núcleo–cáscara, optimizando la adsorción de intermedios de oxígeno en Ru. [CS] ★★★
- Síntesis: fusión Adams para la cáscara de IrOₓ, seguida de deposición reductora de Ru. [CS] ★★
- Condiciones: recocer a 400–500 °C (demasiado alto impulsa Ru hacia la cáscara, demasiado bajo da ordenamiento insuficiente). [EXP] ★
- Validación: RDE para η₁₀ y pendiente de Tafel; ICP-MS para monitoreo de disolución de Ru / Ir; ADT de 30 000 ciclos. [CS] ★★★

Página del proyecto

GitHub: https://github.com/ANDYPENG09/catalyst-design-skill — fuente, actualizaciones y rastreador de problemas.
Habilidad complementaria: https://github.com/ANDYPENG09/catalyst-search-skill — búsqueda bibliográfica de catálisis.

催化剂设计指导

何时使用

用户咨询:催化剂怎么设计、选什么组分、怎么优化性能、合成路线建议、催化剂配方、电催化剂设计、合成条件怎么选等。
典型输入:设计目标(反应类型 + 材料体系 / 性能诉求)。可选:catalyst-search 的文献检索结果。
覆盖反应:HER、OER、ORR、PEMWE、全解水、光催化、塑料升级回收等。

何时不使用

纯文献检索任务 —— 用 catalyst-search,本技能不重复检索。
非催化领域的材料设计(如电池正极、半导体器件)—— 不适用。
仅需查一个具体 DOI 或论文全文 —— 直接用 WebSearch / WebFetch。

前置条件

本技能自带知识库(references/)与模板(templates/),无需外部依赖即可运行。
可选:当 WebSearch / WebFetch 可用时,可补查特定规律的出处(非必需)。

输入接口

必填:设计目标,含反应类型 + 材料体系或性能诉求。
可选:catalyst-search 的结构化文献输出,即 literature_matrix.md 格式的文献矩阵表 + 支撑结论 + 验证建议。
- 提供了文献 —— 结合文献中的具体体系与指标,给出针对性建议并标注文献支撑。
- 未提供文献 —— 基于内置设计方法论(见 references/design_methodology.md)给出通用建议。

设计方法论体系(分层、多来源、可追溯、可演进)

方法论持续融合多来源证据,按四层体系组织,并可随新增文献动态更新。

完整分层知识库:references/design_methodology.md(每条带来源标签 + 置信度 + 更新日期)。
动态更新机制:references/methodology_update_protocol.md。
可追溯条目台账:references/methodology_registry.md(编号 → 出处 / DOI 逐级溯源)。

四层体系

L1 基础理论层:构效关系、d 带中心、Sabatier 原理、反应机理分型(AEM / LOM;Volmer–Heyrovsky)、活性–稳定性权衡、缺陷即活性、双功能协同。
L2 方法工具层:合成方法库(SEA、低熔点掺杂、配体锚定、单源热解、Joule heating、模板、晶界工程等);表征与计算工具(XRD、STEM、XPS、EXAFS、DFT、ML);结构设计手段(尺寸、有序化、核壳、载体、单/双原子)。
L3 技术参数层:退火温度(450–1150 °C)、降温速率(慢冷 ≤ 2 °C/min)、气氛、粒径、掺杂量、组分配比、后处理。
L4 实践验证层:RDE → MEA 分级评测、相关标准(TCASMES 400-2024、T/CRES 0030-2025)、各体系性能基准、有序度 / 稳定性 / 放大验证。

来源标签(可追溯性)

[CS] catalyst-search 检索文献(含 DOI) · [AI] 用户经 AI / skill 获取 · [EXT] 外部渠道(会议、专利、标准、内部数据) · [EXP] 经验推测(待验证)。置信度:★–★★★。

生成建议时须带出所引条目的来源标签,区分"文献已证实"与"经验推测"。

工作流

解析输入。提取设计目标(反应类型 / 体系 / 性能),并收集多来源证据——catalyst-search 文献矩阵 [CS]、用户经 AI / skill 提供的资料 [AI]、外部渠道 [EXT]。输入不完整(缺反应类型或材料体系)时,先向用户澄清,不臆测。
按四层匹配规律。目标映射到 L1 理论(选机理方向)→ L2 方法工具(选合成 / 表征手段)→ L3 参数(定参数窗口)→ L4 验证(定评测路径)。
生成建议。输出组分选择 + 结构设计 + 合成策略 + 条件优化 + 验证建议。每条引用注明来源标签(及 DOI)与置信度,区分"文献已证实"与"经验推测"。
动态回填(演进,需显式启用)。仅当用户明确要求更新知识库时(例如"更新你的方法论 / 记住这条"),才按 references/methodology_update_protocol.md 校验后回填本技能自身的 references/design_methodology.md 与 references/methodology_registry.md(含来源、DOI、置信、状态)。否则保持内置方法论只读,不修改任何技能文件。证据不足(仅 [EXP])的方向,主动建议调用 catalyst-search 补检以升级为 [CS]。
输出。按 templates/design_proposal.md 输出设计建议书,引用采用 GB/T 7714(格式见 catalyst-search 的 templates/citation_gb7714.md,本技能自带同名模板亦可)。

输出接口

设计建议书(组分 / 结构 / 合成 / 条件 / 验证),格式见 templates/design_proposal.md。
若引用文献,给出 GB/T 7714 引用,并标明"文献支撑"或"经验推测"。

与其他能力分工

文献检索由 catalyst-search 负责;本技能不重复检索,仅消费其输出或基于内置知识给建议。
如需补查特定设计规律的出处,可用 WebSearch / WebFetch(可选,非必需)。

注意事项

建议须有据(内置方法论或所提供文献),不凭空断言。
明确区分"文献已证实"与"经验推测"。
设计建议须附带可执行的验证路径(表征 / 测试),便于用户复核。
安全与权限:默认情况下本技能仅读取自带 references/、templates/;不执行系统命令,除可选的 WebSearch / WebFetch 外不发起网络请求,不收集或外传用户数据。可选的自更新:工作流第 4 步"动态回填"可写入本技能自身的 references/design_methodology.md 与 references/methodology_registry.md 以演进知识库——但仅在您显式启用时(例如"更新你的方法论")才会发生,且绝不会写入您自己的文件或项目目录。

示例

输入:设计一个酸性 OER 催化剂,要求 η₁₀ < 200 mV、稳定 > 500 h。
输出:
- 组分:Ru@IrOₓ 核壳(Ru 核活性高、IrOₓ 壳抗溶)。[CS] ★★★
- 结构:核壳界面电荷重分布,优化 Ru 的含氧中间体吸附。[CS] ★★★
- 合成:Adams Fusion 制 IrOₓ 壳 + 还原沉积 Ru 核。[CS] ★★
- 条件:退火 400–500 °C(过高致 Ru 溶入壳,过低有序度不足)。[EXP] ★
- 验证:RDE 测 η₁₀ / Tafel;ICP-MS 监测 Ru / Ir 溶解;30k 圈 ADT。[CS] ★★★

项目主页

GitHub:https://github.com/ANDYPENG09/catalyst-design-skill —— 源码、更新与 Issue 反馈。
配套技能:https://github.com/ANDYPENG09/catalyst-search-skill —— 催化文献检索。

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