Molecular Orbital Level Micro‐Electric Field in Green Fenton‐Like Chemistry for Water Treatment: From Mechanism Understanding to Scale‐Up Applications
Source abstract
Abstract
Abstract Fenton‐like systems utilizing micro‐electric field‐engineered catalysts have emerged as a promising technology for water remediation, demonstrating distinctive advantages via their efficient electron transport networks. This innovative approach not only significantly reduces oxidant consumption but also enables thorough mineralization of contaminants. However, current research faces critical challenges in fundamental mechanistic understanding, particularly regarding reactor scale‐up strategies and biological synergy mechanisms, where a cohesive theoretical framework remains to be established. This comprehensive review systematically addresses four pivotal aspects: i) Mechanistic elucidation of charge transfer dynamics and pollutant transformation pathways in micro‐electric field‐enhanced Fenton systems; ii) Development of structure‐activity relationship models for system optimization; iii) Implementation of modular scale‐up methodologies with pilot‐scale validation for engineering feasibility assessment; iv) Quantitative environmental impact evaluation using full lifecycle assessment under carbon neutrality objectives. By methodically analyzing technical bottlenecks and advancement pathways, this work establishes a theoretical foundation for advancing micro‐electric field regulation in environmental remediation applications. The insights presented are expected to accelerate the development of sustainable water treatment solutions, offering innovative approaches for pollution control aligned with global carbon emission reduction targets.
Source: crossref · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Advanced oxidation water treatment · Electrochemical Analysis and Applications · Membrane-based Ion Separation Techniques
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Shandong Key Laboratory of Water Pollution Control and Resource Reuse School of Environmental Science and Engineering Shandong University Qingdao 266237 P. R. China
Faculty of Education and Liberal Arts INTI International University Persiaran Perdana BBN, Putra Nilai Nilai Negeri Sembilan 71800 Malaysia
School of Civil Engineering Chang’ an University Xi'an 710061 P. R. China
Funding
National Natural Science Foundation of China · Natural Science Foundation of Shandong Province
References (100+)
Show source-provided references
1. 10.1016/j.seppur.2024.12925110.1016/j.seppur.2024.129251 ↗
2. 10.1016/j.colcom.2023.10073010.1016/j.colcom.2023.100730 ↗
3. 10.1016/j.cclet.2024.10975610.1016/j.cclet.2024.109756 ↗
4. 10.1016/j.cclet.2022.03.09110.1016/j.cclet.2022.03.091 ↗
5. 10.1016/j.cclet.2023.10912010.1016/j.cclet.2023.109120 ↗
6. 10.1039/D4SC01451K10.1039/D4SC01451K ↗
7. 10.1016/j.apcatb.2023.12357510.1016/j.apcatb.2023.123575 ↗
8. Tian Q. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2025
9. 10.1016/j.seppur.2024.12945110.1016/j.seppur.2024.129451 ↗
10. 10.1039/D3CP05199D10.1039/D3CP05199D ↗
11. 10.1039/D3TA06083G10.1039/D3TA06083G ↗
12. 10.1016/j.jcis.2024.06.13010.1016/j.jcis.2024.06.130 ↗
13. 10.1016/j.wroa.2022.10015810.1016/j.wroa.2022.100158 ↗
14. 10.1016/j.watres.2021.11726610.1016/j.watres.2021.117266 ↗
15. 10.1016/j.scib.2023.02.03110.1016/j.scib.2023.02.031 ↗
16. 10.1073/pnas.230028112010.1073/pnas.2300281120 ↗
17. 10.1016/j.chempr.2018.03.00210.1016/j.chempr.2018.03.002 ↗
18. 10.1002/anie.20230372810.1002/anie.202303728 ↗
19. 10.1002/anie.20230326710.1002/anie.202303267 ↗
20. 10.1002/adma.20240396510.1002/adma.202403965 ↗
21. 10.1016/j.watres.2024.12148510.1016/j.watres.2024.121485 ↗
22. 10.1016/j.watres.2025.12355010.1016/j.watres.2025.123550 ↗
23. 10.1016/j.watres.2023.11957710.1016/j.watres.2023.119577 ↗
24. 10.1016/j.watres.2011.03.04510.1016/j.watres.2011.03.045 ↗
25. 10.1002/adma.20180525210.1002/adma.201805252 ↗
26. 10.1002/adma.20240427810.1002/adma.202404278 ↗
27. 10.1002/adma.20230865310.1002/adma.202308653 ↗
28. 10.1002/adma.20240573310.1002/adma.202405733 ↗
29. 10.1002/adma.20230471310.1002/adma.202304713 ↗
30. 10.1016/j.watres.2024.12242510.1016/j.watres.2024.122425 ↗
31. 10.1016/j.scib.2024.05.00210.1016/j.scib.2024.05.002 ↗
32. 10.1038/s41467-024-55622-y10.1038/s41467-024-55622-y ↗
33. 10.1038/s41467-023-43678-110.1038/s41467-023-43678-1 ↗
34. 10.1038/s41467-024-49605-210.1038/s41467-024-49605-2 ↗
35. 10.1038/s41467-022-31807-110.1038/s41467-022-31807-1 ↗
36. 10.1016/j.cclet.2019.10.00210.1016/j.cclet.2019.10.002 ↗
37. 10.1039/D2CC02961H10.1039/D2CC02961H ↗
38. 10.1016/j.apsusc.2023.15912010.1016/j.apsusc.2023.159120 ↗
39. 10.1002/anie.20221869410.1002/anie.202218694 ↗
40. 10.1002/anie.20211111110.1002/anie.202111111 ↗
41. 10.1016/j.jece.2024.11410210.1016/j.jece.2024.114102 ↗
42. 10.1016/j.jcis.2025.01.20510.1016/j.jcis.2025.01.205 ↗
43. 10.1016/j.cej.2020.12493810.1016/j.cej.2020.124938 ↗
44. 10.1016/j.watres.2023.12054210.1016/j.watres.2023.120542 ↗
45. 10.1016/j.watres.2020.11640110.1016/j.watres.2020.116401 ↗
46. 10.1016/j.seppur.2024.12633910.1016/j.seppur.2024.126339 ↗
47. 10.1016/j.seppur.2024.12684910.1016/j.seppur.2024.126849 ↗
48. 10.1016/j.watres.2023.12095010.1016/j.watres.2023.120950 ↗
49. 10.1016/j.watres.2023.12082610.1016/j.watres.2023.120826 ↗
50. 10.1016/j.watres.2022.11956210.1016/j.watres.2022.119562 ↗
51. 10.1016/j.jhazmat.2022.12909210.1016/j.jhazmat.2022.129092 ↗
52. 10.1016/j.jece.2020.10395410.1016/j.jece.2020.103954 ↗
53. 10.1021/acs.est.1c0866610.1021/acs.est.1c08666 ↗
54. 10.1021/acs.est.4c0081210.1021/acs.est.4c00812 ↗
55. 10.1002/anie.20220067010.1002/anie.202200670 ↗
56. 10.1016/j.watres.2024.12111910.1016/j.watres.2024.121119 ↗
57. 10.1016/j.watres.2023.12050210.1016/j.watres.2023.120502 ↗
58. 10.1016/j.jwpe.2023.10430210.1016/j.jwpe.2023.104302 ↗
59. 10.1016/j.jhazmat.2024.13442010.1016/j.jhazmat.2024.134420 ↗
60. 10.1016/j.scitotenv.2021.14849210.1016/j.scitotenv.2021.148492 ↗
61. 10.1038/s41578-023-00633-210.1038/s41578-023-00633-2 ↗
62. 10.1038/s41467-024-46175-110.1038/s41467-024-46175-1 ↗
63. 10.1038/s41929-023-01106-z10.1038/s41929-023-01106-z ↗
64. 10.1038/s41929-024-01165-w10.1038/s41929-024-01165-w ↗
65. 10.1073/pnas.231192012010.1073/pnas.2311920120 ↗
66. 10.1038/s41545-022-00200-210.1038/s41545-022-00200-2 ↗
67. 10.1021/acs.est.0c0219210.1021/acs.est.0c02192 ↗
68. 10.1021/acs.est.9b0724510.1021/acs.est.9b07245 ↗
69. 10.1021/acs.est.4c0938510.1021/acs.est.4c09385 ↗
70. 10.1016/j.apcatb.2023.12305110.1016/j.apcatb.2023.123051 ↗
71. 10.1021/acsestengg.1c0015710.1021/acsestengg.1c00157 ↗
72. 10.1016/j.cclet.2024.11032210.1016/j.cclet.2024.110322 ↗
73. 10.1016/j.watres.2024.12262110.1016/j.watres.2024.122621 ↗
74. 10.1038/s41467-024-45106-410.1038/s41467-024-45106-4 ↗
75. 10.1038/s41467-022-30560-910.1038/s41467-022-30560-9 ↗
76. 10.1038/s41467-025-57560-910.1038/s41467-025-57560-9 ↗
77. 10.1038/s44221-024-00258-x10.1038/s44221-024-00258-x ↗
78. 10.1038/s44221-024-00281-y10.1038/s44221-024-00281-y ↗
79. 10.1073/pnas.231439612110.1073/pnas.2314396121 ↗
80. 10.1073/pnas.230593312010.1073/pnas.2305933120 ↗
81. 10.1073/pnas.231338712110.1073/pnas.2313387121 ↗
82. 10.1073/pnas.222060812010.1073/pnas.2220608120 ↗
83. 10.1073/pnas.230910212110.1073/pnas.2309102121 ↗
84. 10.1073/pnas.221021112010.1073/pnas.2210211120 ↗
85. 10.1073/pnas.230570512010.1073/pnas.2305705120 ↗
86. 10.1073/pnas.231739412110.1073/pnas.2317394121 ↗
87. 10.1016/j.apcatb.2021.12105710.1016/j.apcatb.2021.121057 ↗
88. 10.1360/nso/2023001710.1360/nso/20230017 ↗
89. 10.1021/jacs.4c0135310.1021/jacs.4c01353 ↗
90. 10.1016/j.apcatb.2022.12187110.1016/j.apcatb.2022.121871 ↗
91. 10.1021/acs.est.2c0916310.1021/acs.est.2c09163 ↗
92. 10.1039/C6EN00290K10.1039/C6EN00290K ↗
93. 10.1016/j.apcatb.2021.12053710.1016/j.apcatb.2021.120537 ↗
94. 10.1021/acsestwater.2c0039610.1021/acsestwater.2c00396 ↗
95. 10.1016/j.cej.2022.13662510.1016/j.cej.2022.136625 ↗
96. 10.1021/acs.est.7b0486510.1021/acs.est.7b04865 ↗
97. 10.1021/acs.est.2c0335410.1021/acs.est.2c03354 ↗
98. 10.1016/j.ese.2023.10035610.1016/j.ese.2023.100356 ↗
99. 10.1016/j.jcis.2018.05.05510.1016/j.jcis.2018.05.055 ↗
100. 10.1021/acs.est.5b0044510.1021/acs.est.5b00445 ↗