电化学水处理技术是利用电势驱动污染物发生氧化、还原、吸附或者电流驱动污染物迁移的水处理技术。常见的电化学过程包括电絮凝、电化学消毒、电化学氧化/还原、电吸附、电渗析等，其可实现对广谱污染物（依据尺寸由大到小包括颗粒物、微生物、有机物、无机离子等）的去除或降解。相对于传统水处理技术，电化学技术电极电势可控，可对污染物进行直接高效氧化还原，其无需添加化学药剂，也不产生污泥。电化学水处理的反应动力学高效可调，其装置可进行紧凑模块化设计，且可进行高度自动化运行。此外，通过对电极材料或者隔膜材料的改性，电化学水处理技术可对目标污染物进行选择性去除或富集，以降低能耗或实现资源回收。

北京大学环境科学与工程学院左魁昌研究员课题组与美国莱斯大学土木与环境工程学院李琪琳教授研究员团队合作，在Nature Reviews Materials（IF = 76.7）发表题为“Electrified water treatment:fundamentals and roles of electrode materials”的长文综述。该论文系统讨论了电化学技术（如电化学氧化、电化学还原、电吸附等）在水处理中的应用潜力、基本原理、关键性能指标与评价方法以及用于不同电化学过程电极材料（如图）。此外，该论文分析了现有电化学水处理技术的优点和挑战，并提出开发高性能电极材料的设计策略。本文还基于未来水处理需求指明下一代电化学水处理技术的研究重点和方向。

主要电化学水处理过程的原理：（a）电化学氧化与（b）电化学还原过程中的直接电子传递和间接电子传递过程；（c）电吸附中的吸附和脱附过程。IHP, inner Helmholtz plane；OHP, outer Helmholtz plane

左魁昌为该文第一作者，北京大学为第一单位。李琪琳为通讯作者。其他主要作者还包括亚利桑那州立大学Sergi Garcia-Segura教授，莱斯大学Haotian Wang教授，美国国家工程院院士、中国工程院外籍院士、莱斯大学Pedro J. J. Alvarez教授，莱斯大学Jun Lou教授，美国国家工程院院士、中国工程院外籍院士、耶鲁大学Menachem Elimelech教授。此外，作为该成果的前期工作，左魁昌还在Nature Nanotechnology、Nature Communications发表了水处理的先进材料和技术。