水热碳化技术是实现生物质资源化利用的新型技术，具有可直接处理湿生物质、反应温度低、反应时间短、减量化效果明显等优势。由于水热炭具有发达的孔隙结构、丰富的含氧官能团、大比表面积、高热值等性质，在环境、能源、电化学和催化等领域获得了广泛的应用。简述了水热碳化技术的反应条件及反应过程，介绍了水热炭的物理活化和化学活化等传统改性方法，重点分析了低温等离子体、厌氧发酵、磁化、固态微波、聚乙烯亚胺、杂原子掺杂等新型改性方法对水热炭结构和表面官能团的作用效果。综述了水热炭作为重金属、有机物、CO₂吸附剂，土壤改良剂，固态燃料、电极材料及催化剂的应用进展。作为吸附剂，水热炭对水体重金属元素(Cr、Cu、Zn等)的去除率可以达到82%～99%，对CO₂的吸附量可以达到1.2～8.3 mmol/g。作为土壤改良剂，添加水热炭可以减少氮肥的施用量。作为固态燃料，木质纤维素制备的水热炭热值较高，可达30 MJ/kg，接近于烟煤的热值。作为电极材料，通过改善水热炭的孔径分布，提升水热炭中含氧及含氮官能团的数量可大幅提升其电化学性能，水热炭的比电容可达到300 F/g以上。在催化领域，水热炭本身可以作为催化剂或负载活性组分作为催化剂载体。最后，指出了未来应重点开展水热炭的复合改性、回收利用、对植物和土壤微生物的毒害机理等方面的研究，并进一步提升其燃烧性能、比电容、能量密度和稳定性，以实现水热炭的商业化应用。