Recent progress in sustainable electrosynthesis of chlorine-based disinfectants and derivatives: from catalyst design to coupling strategies
Source abstract
Abstract
Electrochemical synthesis of active chlorine (AC) has emerged as a sustainable and effective strategy for advanced wastewater treatment, due to its on-site generation, reagent-free operation, and strong oxidative capability. The core of this process lies in the chlorine evolution reaction (CER), a kinetically favorable anodic reaction in saline and chloride-containing waters. This mini-review summarizes recent advances in CER electrocatalyst designs, system integration, and reactor architecture innovations. In the end, we briefly outline prospective directions for CER, focusing on strategies to enhance selectivity, system performance, and economic implications toward sustainable chlorine-based electrochemical applications.
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Research context
OpenAlex topics: Water Treatment and Disinfection · Environmental remediation with nanomaterials · Advanced oxidation water treatment
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Key Laboratory of Materials Physics, Centre for Environmental and Energy Nanomaterials, Anhui Key Laboratory of Nanomaterials and Nanotechnology, CAS Center for Excellence in Nanoscience, Institute of Solid State Physics, Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences, Hefei, Anhui 230031, China
University of Science and Technology of China, Hefei, Anhui 230026, China
Funding
National Natural Science Foundation of China · China Postdoctoral Science Foundation
References (80)
Show source-provided references
1. Cheng · Sci. Total Environ. · 2022 · 803 · 15008510.1016/j.scitotenv.2021.150085 ↗
2. Fu · J. Power Sources · 2023 · 553 · 23230610.1016/j.jpowsour.2022.232306 ↗
3. Kim · Angew. Chem., Int. Ed. · 2024 · 63 · e202417293
4. Beer · J. Electrochem. Soc. · 1980 · 127 · 303C10.1149/1.2130021 ↗
5. Trasatti · Electrochim. Acta · 2000 · 45 · 237710.1016/S0013-4686(00)00338-8 ↗
6. Choi · Adv. Mater. · 2023 · 35 · 230042910.1002/adma.202300429 ↗
7. Wang · J. Mater. Chem. A · 2021 · 9 · 1897410.1039/D1TA02745J ↗
8. Exner · Phys. Chem. Chem. Phys. · 2020 · 22 · 2245110.1039/D0CP03667F ↗
9. Dong · J. Phys. Chem. C · 2021 · 125 · 2074510.1021/acs.jpcc.1c05671 ↗
10. Xue · Chem. Eng. J. · 2024 · 502 · 15809810.1016/j.cej.2024.158098 ↗
11. Du · Sep. Purif. Technol. · 2025 · 376 · 13403510.1016/j.seppur.2025.134035 ↗
12. Yang · Nature · 2023 · 617 · 51910.1038/s41586-023-05886-z ↗
13. Yang · Angew. Chem., Int. Ed. · 2024 · 63 · e20231438210.1002/anie.202314382 ↗
14. Zhang · Appl. Catal., B · 2023 · 330 · 12259410.1016/j.apcatb.2023.122594 ↗
15. Zhao · Nat. Sustain. · 2024 · 7 · 14810.1038/s41893-023-01265-8 ↗
16. Kim · J. Am. Chem. Soc. · 2025 · 147 · 2766410.1021/jacs.5c06097 ↗
17. Lim · J. Electrochem. Sci. Technol. · 2023 · 14 · 10510.33961/jecst.2022.01032 ↗
18. Dionigi · ChemSusChem · 2016 · 9 · 96210.1002/cssc.201501581 ↗
19. Hansen · Phys. Chem. Chem. Phys. · 2010 · 12 · 28310.1039/B917459A ↗
20. Exner · Electrocatalysis · 2015 · 6 · 16310.1007/s12678-014-0220-3 ↗
21. Vos · ACS Catal. · 2019 · 9 · 856110.1021/acscatal.9b01159 ↗
22. Exner · Angew. Chem., Int. Ed. · 2014 · 53 · 1103210.1002/anie.201406112 ↗
23. Lee · Small · 2024 · 20 · 240124810.1002/smll.202401248 ↗
24. Qiu · Chem. Eng. J. · 2023 · 464 · 14262310.1016/j.cej.2023.142623 ↗
25. Chen · ACS Catal. · 2022 · 12 · 1437610.1021/acscatal.2c03401 ↗
26. Liu · Angew. Chem., Int. Ed. · 2024 · 63 · e202414021
27. Peng · Nat. Commun. · 2023 · 14 · 443010.1038/s41467-023-40118-y ↗
28. Shao · Angew. Chem., Int. Ed. · 2024 · 63 · e20240627310.1002/anie.202406273 ↗
29. Lim · Nat. Commun. · 2020 · 11 · 41210.1038/s41467-019-14272-1 ↗
30. Cai · Appl. Catal., B · 2025 · 366 · 12501510.1016/j.apcatb.2024.125015 ↗
31. Ma · Chem. Eng. J. · 2025 · 512 · 16239610.1016/j.cej.2025.162396 ↗
32. Ha · Small · 2023 · 19 · 230024010.1002/smll.202300240 ↗
33. Liu · Nat. Commun. · 2023 · 14 · 247510.1038/s41467-023-38129-w ↗
34. Ji · Small Struct. · 2023 · 5 · 230024010.1002/sstr.202300240 ↗
35. Wang · J. Am. Chem. Soc. · 2024 · 146 · 11152
36. Guo · Appl. Catal., B · 2025 · 378 · 12560310.1016/j.apcatb.2025.125603 ↗
37. Wang · Angew. Chem., Int. Ed. · 2025 · 64 · e20251365610.1002/anie.202513656 ↗
38. Xiao · Nat. Commun. · 2023 · 14 · 535610.1038/s41467-023-41070-7 ↗
39. Dai · J. Am. Chem. Soc. · 2025 · 147 · 3968110.1021/jacs.5c13132 ↗
40. Shu · J. Am. Chem. Soc. · 2025 · 147 · 4429310.1021/jacs.5c14480 ↗
41. Qu · Adv. Mater. · 2023 · 35 · 230135910.1002/adma.202301359 ↗
42. Fan · J. Mater. Chem. A · 2024 · 12 · 425810.1039/D3TA06894C ↗
43. Cai · Angew. Chem., Int. Ed. · 2024 · 64 · e20241709210.1002/anie.202417092 ↗
44. Park · Int. J. Hydrogen Energy · 2019 · 44 · 1607910.1016/j.ijhydene.2019.04.230 ↗
45. Rodríguez · Chem. Eng. Process. · 2024 · 196 · 10963410.1016/j.cep.2023.109634 ↗
46. Xu · J. Colloid Interface Sci. · 2025 · 680 · 63210.1016/j.jcis.2024.11.151 ↗
47. Gao · Nat. Commun. · 2024 · 15 · 845510.1038/s41467-024-52830-4 ↗
48. Jiang · Small · 2016 · 13 · 160224010.1002/smll.201602240 ↗
49. Lei · J. Membr. Sci. · 2021 · 619 · 11880110.1016/j.memsci.2020.118801 ↗
50. Kuang · Environ. Sci. Technol. · 2022 · 57 · 1853810.1021/acs.est.2c05735 ↗
51. Zheng · Environ. Sci. Technol. · 2020 · 54 · 901510.1021/acs.est.9b07704 ↗
52. Chen · Chem. Eng. J. · 2021 · 409 · 12820710.1016/j.cej.2020.128207 ↗
53. Xu · J. Water Process Eng. · 2025 · 70 · 10689010.1016/j.jwpe.2024.106890 ↗
54. Yeom · Chem. Eng. J. · 2021 · 424 · 13005310.1016/j.cej.2021.130053 ↗
55. Khajouei · J. Environ. Chem. Eng. · 2022 · 10 · 10750810.1016/j.jece.2022.107508 ↗
56. Zhu · Angew. Chem., Int. Ed. · 2024 · 63 · e20231979810.1002/anie.202319798 ↗
57. Zhao · Energy Environ. Sci. · 2021 · 14 · 544410.1039/D1EE00878A ↗
58. Xia · Nat. Catal. · 2025 · 8 · 83310.1038/s41929-025-01392-9 ↗
59. Haider · Environ. Sci. Technol. · 2023 · 57 · 1866810.1021/acs.est.2c07752 ↗
60. Ran · Angew. Chem., Int. Ed. · 2025 · 64 · e20241448110.1002/anie.202414481 ↗
61. Li · Green Chem. · 2023 · 25 · 198210.1039/D2GC04508G ↗
62. Zhang · Nat. Nanotechnol. · 2024 · 19 · 113010.1038/s41565-024-01669-3 ↗
63. Nie · Nat. Commun. · 2025 · 16 · 589510.1038/s41467-025-60950-8 ↗
64. Zhang · Angew. Chem., Int. Ed. · 2025 · 64 · e20251300
65. Wang · J. Am. Chem. Soc. · 2025 · 147 · 3022210.1021/jacs.5c08317 ↗
66. Lin · Environ. Sci. Technol. · 2020 · 54 · 1267310.1021/acs.est.0c03916 ↗
67. Huang · J. Am. Chem. Soc. · 2023 · 145 · 1556510.1021/jacs.3c05114 ↗
68. Yan · J. Am. Chem. Soc. · 2025 · 147 · 669810.1021/jacs.4c16173 ↗
69. Wu · Nat. Commun. · 2025 · 16 · 16610.1038/s41467-024-55283-x ↗
70. Lin · Angew. Chem. · 2025 · 137 · e20250214410.1002/ange.202502144 ↗
71. Gong · Adv. Mater. · 2024 · 36 · 240929210.1002/adma.202409292 ↗
72. Abedi · Adv. Sustainable Syst. · 2024 · 9 · 240046510.1002/adsu.202400465 ↗
73. He · Energy Rev. · 2023 · 2 · 10001510.1016/j.enrev.2023.100015 ↗
74. Lei · J. Membr. Sci. · 2022 · 644 · 12018110.1016/j.memsci.2021.120181 ↗
75. Jianping · Prot. Met. Phys. Chem. Surf. · 2024 · 60 · 35510.1134/S2070205124701855 ↗
76. Kumari · React. Chem. Eng. · 2021 · 6 · 150810.1039/D1RE00091H ↗
77. Chen · Sci. Total Environ. · 2023 · 904 · 16622010.1016/j.scitotenv.2023.166220 ↗
78. Erdemir · Prot. Met. Phys. Chem. Surf. · 2024 · 55 · 102922
79. Thummar · Energies · 2022 · 15 · 60610.3390/en15020606 ↗
80. Tu · Energy Environ. Sci. · 2026 · 19 · 52710.1039/D5EE05170C ↗