Conception de catalyseurs

Quand l'utiliser

Utilisateurs demandant comment concevoir un catalyseur, quelle composition choisir, comment optimiser les performances, des conseils sur les voies de synthèse, la formulation de catalyseurs, la conception d'électrocatalyseurs, ou comment sélectionner les conditions de synthèse.
Entrée typique : objectif de conception (type de réaction + système de matériaux / besoin de performance). Optionnel : résultats de recherche bibliographique sur les catalyseurs.
Couvre HER, OER, ORR, PEMWE, électrolyse totale de l'eau, photocatalyse et upcycling des plastiques, entre autres systèmes.

Quand NE PAS l'utiliser

Recherche bibliographique pure — utiliser catalyst-search ; cette compétence ne refait pas de recherche.
Conception de matériaux non catalytiques (par exemple, cathodes de batterie, dispositifs semi-conducteurs) — non applicable.
Recherche d'un DOI ou d'un texte intégral spécifique — utiliser directement WebSearch / WebFetch.

Prérequis

Livré avec sa propre base de connaissances (references/) et ses modèles (templates/) ; fonctionne sans dépendances externes.
Optionnel : lorsque WebSearch / WebFetch sont disponibles, la compétence peut tracer l'origine d'une règle spécifique (non requis).

Interface d'entrée

Requis : objectif de conception — type de réaction plus système de matériaux ou besoin de performance.
Optionnel : la sortie structurée de la recherche bibliographique de catalyst-search (le tableau literature_matrix.md, les conclusions justificatives et les suggestions de validation).
- Avec littérature — donner des conseils ciblés en utilisant ses systèmes et métriques spécifiques, et citer les justifications.
- Sans littérature — donner des conseils généraux basés sur la méthodologie intégrée (voir references/design_methodology.md).

Système méthodologique (en couches, multi-source, traçable, évolutif)

La méthodologie fusionne en continu des preuves multi-sources, organisées en quatre couches, et évolue dynamiquement avec la nouvelle littérature.

Base de connaissances complète en couches : references/design_methodology.md (chaque entrée porte une étiquette de source, un niveau de confiance et une date de mise à jour).
Mécanisme de mise à jour dynamique : references/methodology_update_protocol.md.
Registre de traçabilité : references/methodology_registry.md (tracer par ID vers la source / le DOI).

Cadre à quatre couches

L1 — Théorie : relations structure–propriété, centre de la bande d, principe de Sabatier, typage des mécanismes (AEM / LOM ; Volmer–Heyrovsky), compromis activité–stabilité, défauts comme activité, synergie bifonctionnelle.
L2 — Méthodes et outils : bibliothèque de synthèse (SEA, dopage à bas point de fusion, ancrage de ligands, pyrolyse à source unique, chauffage Joule, modelage, ingénierie des joints de grains), caractérisation et calcul (XRD, STEM, XPS, EXAFS, DFT, ML), conception structurelle (taille, ordre, cœur–coquille, support, sites à atome unique et à double atome).
L3 — Paramètres : température de recuit (450–1150 °C), vitesse de refroidissement (refroidissement lent ≤ 2 °C/min), atmosphère, taille des particules, niveau de dopage, rapport de composition, post-traitement.
L4 — Validation : évaluation par paliers RDE → MEA, normes applicables (TCASMES 400-2024, T/CRES 0030-2025), références par système, validation de l'ordre / de la stabilité / du passage à l'échelle.

Étiquettes de source (traçabilité)

[CS] récupération par catalyst-search (avec DOI) · [AI] acquise par l'utilisateur via IA / compétence · [EXT] canal externe (conférence, brevet, norme, données internes) · [EXP] supposition empirique (à vérifier). Confiance : ★–★★★.

Lors de la génération de conseils, afficher l'étiquette de source de chaque entrée citée et distinguer « confirmé par la littérature » de « supposition empirique ».

Flux de travail

Analyser l'entrée. Extraire l'objectif de conception et collecter des preuves multi-sources — matrice de recherche catalytique [CS], fournie par l'utilisateur [AI], externe [EXT]. Si l'entrée est incomplète (type de réaction ou système de matériaux manquant), demander à l'utilisateur de clarifier d'abord ; ne pas deviner.
Faire correspondre les règles par couche. Mapper l'objectif à la théorie L1 (direction du mécanisme) → méthodes L2 (synthèse / caractérisation) → paramètres L3 (fenêtres) → validation L4 (voie d'évaluation).
Générer des conseils. Produire la composition, la structure, la synthèse, les conditions et la validation. Chaque citation doit indiquer son étiquette de source (et DOI) et son niveau de confiance, et distinguer le confirmé du deviné.
Remplissage dynamique (évoluer, optionnel). Uniquement lorsque l'utilisateur demande explicitement de mettre à jour la base de connaissances (par exemple, « mets à jour ta méthodologie » / « souviens-toi de ceci ») : valider les nouvelles règles selon methodology_update_protocol.md et les réintégrer dans references/design_methodology.md et references/methodology_registry.md de la compétence (source, DOI, confiance, statut). Sinon, garder la méthodologie intégrée en lecture seule et ne pas modifier les fichiers de la compétence. Pour les directions insuffisamment étayées (uniquement [EXP]), suggérer proactivement une re-vérification via catalyst-search pour passer à [CS].
Produire. Rédiger la proposition de conception selon templates/design_proposal.md et citer selon GB/T 7714 (voir templates/citation_gb7714.md de catalyst-search ou la copie de cette compétence).

Interface de sortie

Proposition de conception couvrant la composition, la structure, la synthèse, les conditions et la validation ; format selon templates/design_proposal.md.
Lors de la citation de la littérature, donner une citation GB/T 7714 et étiqueter chaque élément « soutenu par la littérature » ou « supposition empirique ».

Répartition des tâches

La recherche bibliographique est le travail de catalyst-search ; cette compétence ne refait pas de recherche, seulement consomme cette sortie ou utilise ses connaissances intégrées.
Pour tracer l'origine d'une règle spécifique, WebSearch / WebFetch peuvent être utilisés (optionnel).

Remarques

Les conseils doivent être fondés sur la méthodologie intégrée ou la littérature fournie ; pas d'affirmations non fondées.
Distinguer clairement « confirmé par la littérature » de « supposition empirique ».
Les conseils doivent inclure une voie de validation actionnable (caractérisation, test) pour vérification par l'utilisateur.
Sécurité et permissions : par défaut, cette compétence lit uniquement ses propres references/ et templates/ ; elle n'exécute aucune commande système et ne fait aucune requête réseau au-delà de WebSearch / WebFetch optionnel ; elle ne collecte ni n'exfiltre aucune donnée utilisateur. Mise à jour automatique optionnelle : l'étape 4 (« Remplissage dynamique ») peut écrire dans references/design_methodology.md et references/methodology_registry.md de la compétence — mais uniquement lorsque vous l'activez explicitement (par exemple, « mets à jour ta méthodologie »). Elle n'écrit jamais dans vos propres fichiers ou répertoires de projet.

Exemple

Entrée : concevoir un catalyseur OER acide avec η₁₀ < 200 mV et une stabilité > 500 h.
Sortie :
- Composition : Ru@IrOₓ cœur–coquille (cœur Ru à haute activité, coquille IrOₓ résistante à la dissolution). [CS] ★★★
- Structure : redistribution de charge à l'interface cœur–coquille, optimisant l'adsorption d'intermédiaires oxygénés sur Ru. [CS] ★★★
- Synthèse : fusion Adams pour la coquille IrOₓ, suivie d'un dépôt réducteur de Ru. [CS] ★★
- Conditions : recuit à 400–500 °C (trop élevé pousse Ru dans la coquille, trop bas donne un ordre insuffisant). [EXP] ★
- Validation : RDE pour η₁₀ et pente de Tafel ; ICP-MS pour la surveillance de la dissolution de Ru / Ir ; ADT de 30 000 cycles. [CS] ★★★

Page d'accueil du projet

GitHub : https://github.com/ANDYPENG09/catalyst-design-skill — source, mises à jour et suivi des problèmes.
Compétence associée : https://github.com/ANDYPENG09/catalyst-search-skill — recherche bibliographique en catalyse.

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。

ANDYPENG09/catalyst-design-skill

Qu'est-ce que catalyst-design-skill ?

Demander à votre IA préférée

Documentation