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AI 化学图表:反应机理、电催化与分子结构插图
2026/02/27

AI 化学图表:反应机理、电催化与分子结构插图

利用 AI 创作专业的化学插图——从有机反应机理图和电催化示意图,到分子轨道图和超分子组装图,覆盖化学研究的主要绘图场景。汇集来自一线研究人员的真实案例与提示词思路,帮你画出结构准确、可投稿的化学图。

一条有机反应机理,文字写三行读者未必跟得上;画成一张电子流动的机理图,审稿人一眼就懂。化学本就是靠图说话的学科——反应机理、电催化电极、能量剖面、分子结构,插图清不清楚,直接关系到论文能不能发、评审能不能过。

最近在 SciDraw AI 上生成了 300 多张化学领域的插图,我们从中发现了研究人员最迫切需求的清晰模式:反应机理、电催化示意图、能量剖面图和分子结构可视化。本指南将结合来自社区的真实案例和优化后的提示词(Prompts),逐一介绍这些类型。

整合了 HMF 氧化和硝酸盐还原的碱性膜电极组件 —— 由研究人员创作的真实插图 整合了 HMF 氧化和硝酸盐还原的碱性膜电极组件 —— 由研究人员创作的真实插图

最受欢迎的化学插图主题

根据对真实研究人员提示词的关键词分析,排名靠前的化学主题包括:

  1. 反应机理(22% 的化学提示词提到了 "reaction")
  2. 水与溶液化学(17% 提到了 "water" 或 "solution")
  3. 表面化学与催化(15% 提到了 "surface")
  4. 分子结构(11% 提到了 "molecular")
  5. 能量图(10% 提到了 "energy")
  6. 电化学(高频词汇:"electrode"、"electrolysis"、"transfer")

电催化与电化学

电催化是增长最快的插图主题之一,这反映了清洁能源研究的激增。

膜电极组件

Figure 1: Concept of kinetic compression
in redox-mediated paired electrosynthesis.
Schematic representation of an alkaline membrane electrode assembly
integrating HMF oxidation and nitrate reduction.
Show anode (HMF → FDCA), cathode (NO₃⁻ → NH₃),
anion exchange membrane separating compartments,
electron flow in external circuit,
mediator redox cycling at each electrode.
Nature Chemistry style, clean vector illustration.

超级电容器架构

GS-TCOP material assembled into a symmetric supercapacitor
using a KI-mixed H₂SO₄ redox electrolyte.
Show both electrodes with GS-TCOP coating,
separator membrane in center,
electrolyte ions (K⁺, I⁻, H⁺, SO₄²⁻) migrating,
charge storage mechanism at electrode-electrolyte interface,
Faradaic and non-Faradaic contributions labeled.
Electrochemistry journal style, cross-sectional view.

采用 GS-TCOP 材料和氧化还原电解质的对称超级电容器 采用 GS-TCOP 材料和氧化还原电解质的对称超级电容器

二氧化碳还原的阴极设计

Schematic diagram for research project proposal.
Theme: construction of a cathode for electrocatalytic
carbon-nitrogen coupling of nitrite and carbon dioxide
to synthesize urea.
Show cathode material design, CO₂ and NO₂⁻ adsorption sites,
C-N bond formation at active sites,
urea product desorption,
Faradaic efficiency metrics.
Academic paper style for electrochemistry journal.

用于电催化 CO₂-亚硝酸盐偶联制尿素的阴极设计 用于电催化 CO₂-亚硝酸盐偶联制尿素的阴极设计

能量图与反应坐标

自由能剖面图对于计算化学和物理化学论文至关重要。

多路径能量对比

Unified Free Energy Profiles (ΔG coordinate graph).
Path 1 (Pure h-BN): Very high initial activation barrier,
Path 2 (Doped catalyst): Lower barriers at each step,
X-axis: reaction progress with labeled intermediates,
Y-axis: free energy (kcal/mol),
Transition states as peaks labeled TS1, TS2, TS3,
Activation energy Ea and ΔG° values annotated.
Clean scientific diagram, physical chemistry style,
suitable for addressing reviewer requests for activation barriers.

对比纯 h-BN 和掺杂催化剂路径的统一自由能剖面图 对比纯 h-BN 和掺杂催化剂路径的统一自由能剖面图

分子结构与轨道可视化

原子轨道能级图

Color scientific illustration of Pauling's
approximate atomic orbital energy level diagram.
White background for clarity.
Clearly differentiate energy levels for
1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p orbitals.
Show electron filling order with arrows,
Madelung rule diagonal lines,
orbital degeneracy indicated by spacing.
General chemistry textbook style.

带有电子填充顺序的鲍林原子轨道能级图 带有电子填充顺序的鲍林原子轨道能级图

有机分子结构

Expanded structure of 2-methylbutane,
carbon atoms clearly highlighted and differentiated:
CH₃ (1°) | CH₃ (1°) - CH (3°) - CH₂ (2°) - CH₃ (1°).
Each carbon type color-coded:
primary (blue), secondary (green), tertiary (red).
Bond angles and hybridization labeled.
Organic chemistry textbook illustration style.

对伯、仲、叔碳原子进行颜色编码的 2-甲基丁烷结构 对伯、仲、叔碳原子进行颜色编码的 2-甲基丁烷结构

超分子与材料化学

主客体配合物设计

Generate image based on the following design concept:
Core Design Idea: α-CD + dynamic covalent amphiphiles,
emphasize the synergistic relationship
between cyclodextrin inclusion and dynamic covalent bonding.
Show host cavity encapsulating guest molecule,
reversible covalent bond formation at periphery,
self-assembly into vesicular structures.
Supramolecular chemistry journal style.

基于环糊精的动态共价两亲分子自组装 基于环糊精的动态共价两亲分子自组装

光催化机理

Chemical structure of lignin and the photo-electron transfer
mechanism during photocatalysis of titanium dioxide (TiO₂).
Show TiO₂ band structure (valence band, conduction band),
UV light excitation generating electron-hole pairs,
electron transfer to lignin degradation products,
reactive oxygen species (ROS) generation pathway.
Physical chemistry / green chemistry journal style.

TiO₂ 光催化降解木质素的机理 TiO₂ 光催化降解木质素的机理

实验方案流程图

提取与表征工作流

Extraction of Water-Soluble Total Polysaccharides workflow.
Fenugreek seeds pulverized and passed through 40-mesh sieve.
Steps: defatting with petroleum ether →
hot water extraction at 90°C →
ethanol precipitation (4:1 ratio) →
dialysis and lyophilization →
characterization (FTIR, NMR, SEC-MALLS).
Sequential flowchart with icons at each step.
Analytical chemistry methods section style.

胡芦巴多糖提取与表征工作流程 胡芦巴多糖提取与表征工作流程

化学插图提示词技巧

什么是有效的化学提示词

根据我们对 301 条化学提示词的分析,最成功的提示词通常具有以下模式:

元素频率示例
特定试剂22%"Ag₂O oxidant, MeOH solvent"
反应条件15%"80°C, 12h, Pd catalyst"
产率/指标11%"92% yield", "η = 23.5%"
期刊参考14%"ACS Nano style", "JACS format"
机理箭头12%"electron flow direction", "curved arrows"

化学提示词中的常用二元词组

最频繁出现的双词短语揭示了研究人员的关注重点:

  • "schematic diagram"(出现 31 次)—— 首选格式
  • "the reaction"(25 次)—— 核心关注反应过程
  • "resulting in"(20 次)—— 因果逻辑关系
  • "surface of"(17 次)—— 强调表面化学
  • "to form"(14 次)—— 产物生成的描述

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  1. 访问 SciDraw AI 绘图
  2. 选择 机理插图 (Mechanism Illustration) 或 TOC 图形摘要 (TOC Graphical Abstract) 模板
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从电催化示意图到分子轨道图,AI 都能帮助你精准、清晰地传达化学研究成果。


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Davie Chen 是 University of Arts in Poznan 动画与跨媒体学院的研究者,研究方向包括生成式 AI 在科学图像、专利插图和论文写作中的辅助应用。SciDraw AI 是这一研究方向延伸出的产品之一。

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