ANDYPENG09/catalyst-design-skill

催化劑設計

何時使用

• 用戶詢問如何設計催化劑、選擇哪種組成、如何優化性能、合成路線建議、催化劑配方、電催化劑設計，或如何選擇合成條件。
• 典型輸入：設計目標（反應類型 + 材料系統 / 性能需求）。可選：catalyst-search 的文獻檢索結果。
• 涵蓋反應：HER、OER、ORR、PEMWE、全解水、光催化、塑膠升級回收等系統。

何時不使用

• 純文獻檢索任務 — 使用 catalyst-search；此技能不重複檢索。
• 非催化領域的材料設計（例如電池正極、半導體裝置）— 不適用。
• 僅需查詢特定 DOI 或全文 — 直接使用 WebSearch / WebFetch。

前置條件

• 技能自帶知識庫（references/）與模板（templates/）；無需外部依賴即可執行。
• 可選：當 WebSearch / WebFetch 可用時，可補查特定規則的來源（非必要）。

輸入介面

• 必填：設計目標 — 反應類型加上材料系統或性能需求。
• 可選：catalyst-search 的結構化文獻輸出（literature_matrix.md 表格、支撐結論與驗證建議）。
  • 提供文獻時 — 根據其特定系統與指標給出有針對性的建議，並標註支撐來源。
  • 未提供文獻時 — 根據內建方法論（參見 references/design_methodology.md）給出通用建議。

方法論體系（分層、多來源、可追溯、可演進）

方法論持續融合多來源證據，按四層體系組織，並可隨著新文獻動態更新。

• 完整分層知識庫：references/design_methodology.md（每條目帶有來源標籤、置信度與更新日期）。
• 動態更新機制：references/methodology_update_protocol.md。
• 可追溯條目註冊表：references/methodology_registry.md（可透過 ID 追溯至來源 / DOI）。

四層架構

• L1 — 基礎理論：結構-性質關係、d 帶中心、Sabatier 原理、反應機理分型（AEM / LOM；Volmer–Heyrovsky）、活性-穩定性權衡、缺陷即活性、雙功能協同。
• L2 — 方法與工具：合成方法庫（SEA、低熔點摻雜、配體錨定、單源熱解、Joule heating、模板、晶界工程）；表徵與計算工具（XRD、STEM、XPS、EXAFS、DFT、ML）；結構設計手段（尺寸、有序化、核殼、載體、單/雙原子位點）。
• L3 — 技術參數：退火溫度（450–1150 °C）、降溫速率（慢冷 ≤ 2 °C/min）、氣氛、粒徑、摻雜量、組分配比、後處理。
• L4 — 實踐驗證：RDE → MEA 分級評估、適用標準（TCASMES 400-2024、T/CRES 0030-2025）、各系統性能基準、有序度 / 穩定性 / 放大驗證。

來源標籤（可追溯性）

[CS] catalyst-search 檢索文獻（含 DOI）· [AI] 用戶經 AI / skill 獲取 · [EXT] 外部渠道（會議、專利、標準、內部數據）· [EXP] 經驗推測（待驗證）。置信度：★–★★★。

生成建議時，須附上每條引用的來源標籤，並區分「文獻已證實」與「經驗推測」。

工作流程

1. 解析輸入。提取設計目標，並收集多來源證據 — catalyst-search 文獻矩陣 [CS]、用戶提供的 [AI]、外部 [EXT]。若輸入不完整（缺少反應類型或材料系統），先請用戶澄清，不臆測。
2. 按層級匹配規則。將目標映射至 L1 理論（機理方向）→ L2 方法（合成 / 表徵）→ L3 參數（參數窗口）→ L4 驗證（評估路徑）。
3. 生成建議。輸出組成、結構、合成、條件與驗證。每條引用須註明來源標籤（及 DOI）與置信度，並區分「已證實」與「推測」。
4. 動態回填（演進，需手動啟用）。僅當用戶明確要求更新知識庫時（例如「更新你的方法論」/「記住這條」）：根據 methodology_update_protocol.md 驗證新規則後，回填至技能自身的 references/design_methodology.md 與 references/methodology_registry.md（來源、DOI、置信度、狀態）。否則保持內建方法論為唯讀，不修改任何技能檔案。對於證據不足（僅 [EXP]）的方向，主動建議再次使用 catalyst-search 補查，以升級為 [CS]。
5. 輸出。根據 templates/design_proposal.md 撰寫設計提案，並採用 GB/T 7714 引用格式（參見 catalyst-search 的 templates/citation_gb7714.md 或此技能的副本）。

輸出介面

• 設計提案：涵蓋組成、結構、合成、條件與驗證；格式依 templates/design_proposal.md。
• 引用文獻時，提供 GB/T 7714 引用，並標明每條為「文獻支持」或「經驗推測」。

分工

• 文獻檢索是 catalyst-search 的職責；此技能不重複檢索，僅消費其輸出或使用內建知識。
• 若要追溯特定規則的來源，可使用 WebSearch / WebFetch（可選）。

注意事項

• 建議必須基於內建方法論或提供的文獻；不得提出無根據的主張。
• 清楚區分「文獻已證實」與「經驗推測」。
• 建議必須包含可行的驗證路徑（表徵、測試），供用戶核實。
• 安全性與權限：預設情況下，此技能僅讀取自身的 references/ 與 templates/；不執行系統命令，除可選的 WebSearch / WebFetch 外不發起網路請求，不收集或外洩用戶數據。可選的自我更新：步驟 4（「動態回填」）可以寫入技能自身的 references/design_methodology.md 與 references/methodology_registry.md — 但僅在您明確啟用時（例如「更新你的方法論」）才會發生。它絕不會寫入您自己的檔案或專案目錄。

範例

• 輸入：設計一個酸性 OER 催化劑，要求 η₁₀ < 200 mV、穩定性 > 500 h。
• 輸出：
  • 組成：Ru@IrOₓ 核殼（高活性 Ru 核、抗溶解 IrOₓ 殼）。[CS] ★★★
  • 結構：核殼界面電荷重新分佈，優化 Ru 上含氧中間體的吸附。[CS] ★★★
  • 合成：Adams Fusion 製備 IrOₓ 殼，然後進行還原性 Ru 沉積。[CS] ★★
  • 條件：在 400–500 °C 退火（溫度過高會使 Ru 擴散進入殼層，過低則有序度不足）。[EXP] ★
  • 驗證：RDE 測量 η₁₀ 與 Tafel 斜率；ICP-MS 監測 Ru / Ir 溶解；30,000 次循環 ADT。[CS] ★★★

專案首頁

• GitHub：https://github.com/ANDYPENG09/catalyst-design-skill — 原始碼、更新與問題追蹤。
• 配套技能：https://github.com/ANDYPENG09/catalyst-search-skill — 催化文獻檢索。

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催化劑設計指導

何時使用

• 用戶諮詢：催化劑怎麼設計、選什麼組分、怎麼優化性能、合成路線建議、催化劑配方、電催化劑設計、合成條件怎麼選等。
• 典型輸入：設計目標（反應類型 + 材料體系 / 性能訴求）。可選：catalyst-search 的文獻檢索結果。
• 覆蓋反應：HER、OER、ORR、PEMWE、全解水、光催化、塑膠升級回收等。

何時不使用

• 純文獻檢索任務 — 用 catalyst-search，本技能不重複檢索。
• 非催化領域的材料設計（如電池正極、半導體器件）— 不適用。
• 僅需查一個具體 DOI 或論文全文 — 直接用 WebSearch / WebFetch。

前置條件

• 本技能自帶知識庫（references/）與模板（templates/），無需外部依賴即可執行。
• 可選：當 WebSearch / WebFetch 可用時，可補查特定規律的出處（非必需）。

輸入介面

• 必填：設計目標，含反應類型 + 材料體系或性能訴求。
• 可選：catalyst-search 的結構化文獻輸出，即 literature_matrix.md 格式的文獻矩陣表 + 支撐結論 + 驗證建議。
  • 提供了文獻 — 結合文獻中的具體體系與指標，給出針對性建議並標註文獻支撐。
  • 未提供文獻 — 基於內置設計方法論（見 references/design_methodology.md）給出通用建議。

設計方法論體系（分層、多來源、可追溯、可演進）

方法論持續融合多來源證據，按四層體系組織，並可隨新增文獻動態更新。

• 完整分層知識庫：references/design_methodology.md（每條帶來源標籤 + 置信度 + 更新日期）。
• 動態更新機制：references/methodology_update_protocol.md。
• 可追溯條目臺賬：references/methodology_registry.md（編號 → 出處 / DOI 逐級溯源）。

四層體系

• L1 基礎理論層：構效關係、d 帶中心、Sabatier 原理、反應機理分型（AEM / LOM；Volmer–Heyrovsky）、活性–穩定性權衡、缺陷即活性、雙功能協同。
• L2 方法工具層：合成方法庫（SEA、低熔點摻雜、配體錨定、單源熱解、Joule heating、模板、晶界工程等）；表徵與計算工具（XRD、STEM、XPS、EXAFS、DFT、ML）；結構設計手段（尺寸、有序化、核殼、載體、單/雙原子）。
• L3 技術參數層：退火溫度（450–1150 °C）、降溫速率（慢冷 ≤ 2 °C/min）、氣氛、粒徑、摻雜量、組分配比、後處理。
• L4 實踐驗證層：RDE → MEA 分級評測、相關標準（TCASMES 400-2024、T/CRES 0030-2025）、各體系性能基準、有序度 / 穩定性 / 放大驗證。

來源標籤（可追溯性）

[CS] catalyst-search 檢索文獻（含 DOI）· [AI] 用戶經 AI / skill 獲取 · [EXT] 外部渠道（會議、專利、標準、內部數據）· [EXP] 經驗推測（待驗證）。置信度：★–★★★。

生成建議時須帶出所引條目的來源標籤，區分「文獻已證實」與「經驗推測」。

工作流

1. 解析輸入。提取設計目標（反應類型 / 體系 / 性能），並收集多來源證據——catalyst-search 文獻矩陣 [CS]、用戶經 AI / skill 提供的資料 [AI]、外部渠道 [EXT]。輸入不完整（缺反應類型或材料體系）時，先向用戶澄清，不臆測。
2. 按四層匹配規律。目標映射到 L1 理論（選機理方向）→ L2 方法工具（選合成 / 表徵手段）→ L3 參數（定參數窗口）→ L4 驗證（定評測路徑）。
3. 生成建議。輸出組分選擇 + 結構設計 + 合成策略 + 條件優化 + 驗證建議。每條引用註明來源標籤（及 DOI）與置信度，區分「文獻已證實」與「經驗推測」。
4. 動態回填（演進，需顯式啟用）。僅當用戶明確要求更新知識庫時（例如「更新你的方法論 / 記住這條」），才按 references/methodology_update_protocol.md 校驗後回填本技能自身的 references/design_methodology.md 與 references/methodology_registry.md（含來源、DOI、置信、狀態）。否則保持內置方法論唯讀，不修改任何技能檔案。證據不足（僅 [EXP]）的方向，主動建議調用 catalyst-search 補檢以升級為 [CS]。
5. 輸出。按 templates/design_proposal.md 輸出設計建議書，引用採用 GB/T 7714（格式見 catalyst-search 的 templates/citation_gb7714.md，本技能自帶同名模板亦可）。

輸出介面

• 設計建議書（組分 / 結構 / 合成 / 條件 / 驗證），格式見 templates/design_proposal.md。
• 若引用文獻，給出 GB/T 7714 引用，並標明「文獻支撐」或「經驗推測」。

與其他能力分工

• 文獻檢索由 catalyst-search 負責；本技能不重複檢索，僅消費其輸出或基於內置知識給建議。
• 如需補查特定設計規律的出處，可用 WebSearch / WebFetch（可選，非必需）。

注意事項

• 建議須有據（內置方法論或所提供文獻），不憑空斷言。
• 明確區分「文獻已證實」與「經驗推測」。
• 設計建議須附帶可執行的驗證路徑（表徵 / 測試），便於用戶複核。
• 安全與權限：默認情況下本技能僅讀取自帶 references/、templates/；不執行系統命令，除可選的 WebSearch / WebFetch 外不發起網路請求，不收集或外傳用戶數據。可選的自更新：工作流第 4 步「動態回填」可寫入本技能自身的 references/design_methodology.md 與 references/methodology_registry.md 以演進知識庫——但僅在您顯式啟用時（例如「更新你的方法論」）才會發生，且絕不會寫入您自己的檔案或專案目錄。

示例

• 輸入：設計一個酸性 OER 催化劑，要求 η₁₀ < 200 mV、穩定 > 500 h。
• 輸出：
  • 組分：Ru@IrOₓ 核殼（Ru 核活性高、IrOₓ 殼抗溶）。[CS] ★★★
  • 結構：核殼界面電荷重分佈，優化 Ru 的含氧中間體吸附。[CS] ★★★
  • 合成：Adams Fusion 製 IrOₓ 殼 + 還原沉積 Ru 核。[CS] ★★
  • 條件：退火 400–500 °C（過高致 Ru 溶入殼，過低有序度不足）。[EXP] ★
  • 驗證：RDE 測 η₁₀ / Tafel；ICP-MS 監測 Ru / Ir 溶解；30k 圈 ADT。[CS] ★★★

項目主頁

• GitHub：https://github.com/ANDYPENG09/catalyst-design-skill —— 源碼、更新與 Issue 反饋。
• 配套技能：https://github.com/ANDYPENG09/catalyst-search-skill —— 催化文獻檢索。