一、研究背景

静电纺丝技术起源于19世纪，近年来因其能够生产出具有独特性能和广泛应用范围的纳米纤维而受到广泛关注。这项技术包括通过静电过程将聚合物溶液转化为纳米纤维膜。当聚合物溶液的液滴置于静电场中时，它在静电力的影响下发生变形，形成泰勒锥。当电场强度增加并克服液滴的表面张力时，液滴被拉伸成纤维。在这个过程中，溶剂蒸发，使聚合物积聚在收集器上，形成纳米纤维膜。静电纺丝的重要性在于它的多功能性和有效性，可以生产出具有高表面积体积比、可调直径和定制性能的纳米纤维。这些纳米纤维表现出增强的机械、热学和化学特性，这使得它们适用于各种应用。在环境科学、医学和材料工程等领域，静电纺纳米纤维膜已被用于吸附、抗菌、过滤和储能。聚合物是静电纺丝的重要原料，但用于静电纺丝的合成聚合物价格昂贵且不可降解，限制了其广泛应用。因此，开发低成本、天然且可降解的静电纺丝聚合物已成为目前静电纺丝技术研究的热点。

农业秸秆废弃物量大且分布广泛，对秸秆资源的利用有利，但秸秆废弃物的丢弃对环境不利。目前秸秆主要用作燃料、肥料和饲料，缺乏秸秆衍生功能材料和秸秆增值技术。因此，有必要开发秸秆深加工和高价值转化利用技术。农业秸秆废弃物富含纤维素、木质素和半纤维素的天然聚合物，具有良好的化学和物理稳定性和良好的生物降解性。因此，如果能将农业秸秆中的天然聚合物分离出来，通过静电纺丝设备制备纳米纤维膜，将是实现秸秆高价值利用的一个很好的途径。同时还可以大大降低静电纺丝的成本，拓展静电纺丝技术的应用领域。

目前，许多综述文章都集中在对秸秆组分的分离转化和功能材料的制备进行综述。然而，关于秸秆组分在静电纺丝中的应用的综述文章很少。因此，本前瞻性文章的具体目的是探讨农业秸秆废弃物组分的分离方法，纤维素、木质素、半纤维素及其衍生物的可纺性，以及秸秆衍生聚合物电纺纤维膜的应用。

二、摘要

农业秸秆废料每年大量产生，特别是在水稻、小麦和玉米等作物产量高的地区。秸秆资源化利用在环境保护、资源利用、部分替代化石能源、促进农业碳中和等方面具有重要作用。此外，众所周知，静电纺丝技术在将秸秆纤维素、木质素、半纤维素及其衍生物转化为高价值纳米纤维材料方面发挥着至关重要的作用。在这篇前瞻性文章中，我们主要关注农业废弃秸秆的组分分离和高价值转化。详细介绍了农业废弃物秸秆组分的分离方法，纤维素、木质素、半纤维素及其衍生物的可纺性，以及秸秆衍生功能静电纺丝材料的制备，这些静电纺丝纤维材料在碳纤维、环境吸附、储能、生物医用材料等领域有着广泛的应用。为秸秆生物质资源的综合利用提供了新的视角和策略参考。

三、结论

通过静电纺丝设备成功制备了多种秸秆纳米纤维膜，凸显了静电纺丝技术在提高农业秸秆利用价值方面的巨大潜力。这些综述提供各种秸秆组分分离方法、方法的优缺点，并探讨了秸秆衍生天然聚合物的可纺性，详细探讨了秸秆衍生电纺纤维膜在碳纤维、有机染料废水吸附、重金属离子吸附、二氧化碳捕获、储能和医用材料等领域的应用。研究表明，秸秆衍生的天然聚合物纤维膜具有优异的表面特性，以及物理和化学稳定性，使其适合多种应用。

展望未来，将静电纺丝技术整合到实际应用中，可以大大减轻与秸秆相关的环境污染和资源浪费。下一步的研究应集中在开发绿色提取和预处理方法，以最大限度地提高所得纳米纤维的性能。此外，探索这些工艺的可扩展性及其经济可行性对于从实验室规模的创新过渡到现实世界的应用至关重要。通过推动这一领域的进步，我们可以为循环经济铺平道路，在促进环境可持续性的同时收获资源再利用的好处，最终实现环境治理和资源效率之间的协同平衡。

图1.稻草提取醋酸纤维素的制备和静电纺丝示意图。

图2.(a) PVA纳米纤维，(b)木质素/PVA纳米纤维，(c)乙酰化木质素/PVA纳米纤维的SEM图像。