CN110368985A - 一种用于5-hmf合成的催化剂及5-hmf的制备方法 - Google Patents

一种用于5-hmf合成的催化剂及5-hmf的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于5‑HMF合成的催化剂及5‑HMF的制备方法，催化剂的制备方法为：在双氰胺溶液中加入高岭土，反应后烘干；将烘干后的产物通过热聚合反应制得g‑C3N4/高岭土复合材料；以1‑甲基咪唑和3‑（氯丙基）三甲氧基硅烷为原料甲苯为溶剂制得离子液体；将g‑C3N4/高岭土复合材料加入离子液体中，以无水乙醇为溶剂，反应后分离并烘干得到g‑C3N4/高岭土‑IL催化剂。将葡萄糖、催化剂和水混合进行加热反应，即得5‑HMF。本发明将g‑C3N4/高岭土‑IL多相催化剂用于以葡萄糖为原料制备5‑HMF的反应中，有良好的催化活性，且该催化剂无毒、对环境无污染，也不会对设备造成腐蚀和损坏。

Description

一种用于5-HMF合成的催化剂及5-HMF的制备方法
技术领域
本发明涉及催化剂合成领域，尤其是涉及一种用于5-HMF合成的催化剂及5-HMF的制备方法。
背景技术
随着全球经济的不断增长，化石燃料的储量将不断减少，全球变暖成为人类所担忧的问题。人类面临着矿物资源匮乏和环境破坏的双重压力，为了缓解这种压力，科研工作者将注意力聚集在了可再生能源上，开发可再生能源和化学品来替代逐渐减少的燃料。丰富的生物质是可以替代燃料和有价值化学品的一种十分有前景的资源。据统计，美国一年可产生13亿吨的非食品类生物质，相当于30亿桶石油的能量。由生物质裂解可制备出多种化学品，如5-羟甲基糠醛(5-HMF)、乙酰丙酸、甲酸等，其中5-HMF在生产精细化工、药物和咲喃聚合物中是很有价值的化学中间体，被称为“沉睡的巨人”。
5-HMF分子中含有一个呋喃环、一个醛基和一个羟甲基，其化学性质比较活泼，可以通过氧化、氢化和缩合等反应制备多种衍生物，是重要的精细化工原料。5-HMF的用途也相当广泛，5-HMF和它的二取代衍生物可以替代石油燃5-HMF作为单体，可以合成具有光学活性、可生物降解等特性的高分子材料，用于合成纤维、橡胶和铸造工业；5-HMF本身就是具有药物活性的化合物，多种中药中都含有该成分，5-HMF经过氧化可以形成一种性质稳定的呋喃衍生物2,5-呋喃二酸，可以用来制备药品、杀虫剂、农药、杀菌剂和香水等。5-HMF具有多种官能团，可以用于合成如呋喃树脂、呋喃配合醛树脂、呋喃沥青胶泥等各种性能的呋喃类产品。
生物质在全球含量丰富，成本较低，利用生物质生产有价值的化学品备受关注，糖类是生物质中最主要的成分，也是一种很重要的化学中间体，因此由糖类水解制备5-HMF的实验吸引了众多研究者的关注。目前应用较多的是以葡萄糖或果糖为原料制备5-HMF，例如，一种在中国专利文献上公开的“生物质原料制备5-羟甲基糠醛与糠醛的新方法”，其公告号CN104072450B，包括将生物质原料、溶剂、固体磷酸盐催化剂、可溶性无机盐加入反应器中，形成反应体系。在温度为20-400℃惰性气体的保护下，进行脱水反应0-100h，即可制得较高收率的5-羟甲基糠醛与糠醛产物。
由葡萄糖或果糖合成5-HMF的催化剂很多，主要包括盐酸、硫酸、磷酸等无机酸，草酸、对苯磺酸等有机酸以及一些盐类催化剂。然而，使用强酸类催化剂会对设备造成腐蚀，且对环境污染较严重，盐类催化剂一般都以液体状态存在，催化剂的再生很难。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中在葡萄糖合成5-HMF中一般使用无机酸、有机酸或盐类催化剂，但使用强酸类催化剂会对设备造成腐蚀，且对环境污染较严重，盐类催化剂一般都以液体状态存在，催化剂的再生很难的问题，提供一种用于5-HMF合成的催化剂及5-HMF的制备方法，制备出的g-C3N4/高岭土-IL催化剂是一种绿色环保的新型催化剂，对以葡萄糖为原料制备5-HMF的反应具有良好的催化活性，葡萄糖的转化率高，且催化剂的制备方法简单，易于分离、回收，对环境无污染，基本不会对设备造成腐蚀。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于5-HMF合成的催化剂，制备方法包括如下步骤：
(1)将双氰胺溶于水中制成双氰胺溶液；
(2)在双氰胺溶液中加入高岭土，加热回流反应后将所得产物离心分离并烘干；
(3)将上述烘干后的产物加热，通过热聚合反应制得g-C3N4/高岭土复合材料；
(4)以1-甲基咪唑和3-(氯丙基)三甲氧基硅烷为原料，甲苯为溶剂，加热回流反应后制得离子液体；
(5)将步骤(3)所得的g-C3N4/高岭土复合材料加入上述离子液体中，以无水乙醇为溶剂加热回流反应后，将所得样品分离并烘干后得到g-C3N4/高岭土-IL催化剂。
本发明制备出了g-C3N4/高岭土-IL多相催化剂，并用于以葡萄糖为原料制备5-HMF的反应中。石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种近似石墨烯的二维片层结构，由于g-C3N4分子中含有氨基基团，具有异构化作用，可以将葡萄糖异构化为果糖，故考虑将g-C3N4用于5-HMF的制备反应中。g-C3N4合成的方法主要有高温高压法、溶剂热法、沉积法以及热聚合法，其中热聚合法因为工艺简单且易于实现，是g-C3N4最常用的合成方法。但高温下g-C3N4原有的层状结构易发生团聚，导致催化剂比表面积较低，催化活性差，限制了g-C3N4在5-HMF制备反应中的应用。
高岭土是一种低成本的天然粘土，自20世纪以来，就有以高岭土或以全白土为主要原料在炼油裂化催化方面做半合成，也已经成为现在许多国家炼油和石化工业的主要催化剂。高岭土由于热稳定性较高、原料成本较低、资源相对丰富、应用途径广泛，所以被广泛的应用和开发。本发明利用静电吸引力使g-C3N4和高岭土形成稳定结构，制得g-C3N4/高岭土复合材料，增大了催化剂的比表面积，但研究发现所得的g-C3N4/高岭土复合材料在用葡萄糖制备5-HMF的反应中，催化效果依然较差，葡萄糖转化率低。
离子液体(IL)近年来也被广泛的用于各类反应的溶剂，然而离子液体成本较高。本发明中将离子液体接枝在g-C3N4/高岭土复合材料上，最终制得了g-C3N4/高岭土-IL多相催化剂，该催化剂在用葡萄糖制备5-HMF的反应中表现出良好的催化活性由于g-C3N4中含有氨基，氨基为碱性基团，具有一定的异构化作用，可以将葡萄糖异构化成果糖，同时高岭土表面具有一定酸量可以促进5-HMF的生成，离子液体可以加速葡萄糖的溶解和转化，然而这三种物质单独作为催化剂使用时催化活性较差，但是将g-C3N4插入高岭土层间，可以增大催化剂的层间距，同时催化剂的比表面积也增大，接枝离子液体后，层间距在g-C3N4/高岭土的基础上再次被撑大，故使用g-C3N4/高岭土-IL做催化剂葡萄糖转化率较高，同时还能降低用离子液体作为反应溶剂时的成本。
步骤(1)-(3)中，以双氰胺为原料，通过热聚合法制备出g-C3N4，并通过静电吸附作用使g-C3N4与高岭土组装形成稳定结构，得到g-C3N4/高岭土复合材料；步骤(4)以1-甲基咪唑和3-(氯丙基)三甲氧基硅烷为原料，制得离子液体1-(三甲氧基丙基硅烷)-3-甲基咪唑氯化物；再通过步骤(5)将离子液体1-(三甲氧基丙基硅烷)-3-甲基咪唑氯化物接枝在g-C3N4/高岭土复合材料的表面，高岭土表面含有丰富的羟基，离子液体主要接枝在高岭土表面的羟基上，最终得到g-C3N4/高岭土-IL多相催化剂。
作为优选，步骤(1)中所述双氰胺溶液的溶质质量分数为1-10％。在此浓度范围内，双氰胺可以充分分解，有利于g-C3N4的生成。
作为优选，步骤(2)中加入的高岭土与双氰胺溶液中所含双氰胺的质量比为11:1。采用合适的质量比，才能得到最佳的负载量，从而使呈电负性的高岭土与带正电的g-C3N4成功通过静电吸附作用形成稳定结构，制得g-C3N4/高岭土复合材料。
作为优选，步骤(2)中加热回流反应的温度为90-110℃，反应时间2-6h，离心分离时的转速为3000-5000r/min，烘干温度80-100℃。在此反应条件下，可以保证浸渍充分，从而获得最佳的负载量。
作为优选，步骤(3)中加热时以1-3℃/min的升温速率加热至500-600℃，焙烧3-5h进行热聚合反应。在此条件下双氰胺可以充分反应生成g-C3N4，并且高岭土与g-C3N4可以充分反应得到g-C3N4/高岭土复合材料。
作为优选，步骤(4)中1-甲基咪唑、3-(氯丙基)三甲氧基硅烷及甲苯的质量比为2:5:50，加热回流反应的温度为110-130℃，反应时间10-16h。在此条件下制得的离子液体纯度较高，接枝效果好。
作为优选，步骤(5)中g-C3N4/高岭土复合材料与离子液体的质量比为1:23。采用合适的质量比，可以使离子液体有效接枝在g-C3N4/高岭土复合材料表面，并保证最佳的接枝量，从而使制得的催化剂具有最佳的催化效果。
作为优选，步骤(5)中加热回流反应的温度为80-100℃，反应时间10-16h，烘干温度80-100℃。在此条件下可以保证接枝反应顺利进行，并获得最佳的接枝效果。
本发明还提供了一种以葡萄糖为原料并使用上述催化剂的5-HMF制备方法，步骤为：将葡萄糖、g-C3N4/高岭土-IL催化剂和水混合置于反应釜中进行加热反应，反应结束后将产物离心分离即得5-HMF。采用此方法，g-C3N4/高岭土-IL可以有效催化以葡萄糖为原料的反应，顺利制得5-HMF。
作为优选，葡萄糖与g-C3N4/高岭土-IL催化剂的质量比为(4-6):1，葡萄糖的浓度为0.08-0.12g/mL，加热反应温度为160-200℃，反应时间1-4h。采用合适的原料和催化剂添加量，在合适的反应条件下，才能保证葡萄糖的高转化率和高的5-HMF收率。
因此，本发明具有如下有益效果：制备出了g-C3N4/高岭土-IL多相催化剂，并用于以葡萄糖为原料制备5-HMF的反应中，有良好的催化活性，葡萄糖的转化率高，且该催化剂无毒、对环境无污染，也不会对设备造成腐蚀和损坏。
附图说明
图1是高岭土、g-C3N4/高岭土复合材料及g-C3N4/高岭土-IL催化剂的XRD图谱。
图2是高岭土、g-C3N4/高岭土复合材料及g-C3N4/高岭土-IL催化剂的FTIR图谱。
图中：a高岭土、b g-C3N4/高岭土复合材料、c g-C3N4/高岭土-IL催化剂。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1：
g-C3N4/高岭土复合材料的制备：称取0.3492g双氰胺于圆底烧瓶中，加入100mL蒸馏水搅拌使其溶解，制成双氰胺溶液；向双氰胺溶液中加入4g高岭土，在100℃下油浴搅拌回流4h，自然冷却至室温，以4000r/min的转速将溶液离心分离，并将离心后的产物在80℃烘箱中干燥12h；将干燥后的固体粉末置于带盖的坩埚中，放入马弗炉中，以2℃/min的升温速率加热至550℃，并且恒温焙烧4h，自然冷却至室温，然后将产物用研钵研磨成均匀的粉末，得到g-C3N4/高岭土复合材料。
离子液体的制备：称取4.12g 1-甲基咪唑和10.84g 3-(氯丙基)三甲氧基硅烷于100mL无水甲苯中混合，并在120℃下回流搅拌12h，制得离子液体1-(三甲氧基丙基硅烷)-3-甲基咪唑氯化物。
g-C3N4/高岭土-IL催化剂的制备：称取4g上述制得的g-C3N4/高岭土复合材料加入到95g离子液体1-(三甲氧基丙基硅烷)-3-甲基咪唑氯化物中于100mL无水乙醇中混合，并在90℃下回流搅拌12h，自然冷却至室温，过滤沉淀物，并用无水乙醇洗涤三次，放入80℃烘箱中干燥12h，然后将产物用研钵研磨成均匀的粉末，得到g-C3N4/高岭土-IL催化剂。
5-HMF的制备：称取葡萄糖0.5g，g-C3N4/高岭土-IL催化剂0.1g，蒸馏水5mL，混合置于高压反应釜中，封闭后，放入加热至160℃的烘箱中，保持2h，反应结束后使反应釜自然冷却至室温，离心分离后得到5-HMF。
实施例2：
g-C3N4/高岭土复合材料的制备：称取0.1014g双氰胺于圆底烧瓶中，加入100mL蒸馏水搅拌使其溶解，制成双氰胺溶液；向双氰胺溶液中加入1.5g高岭土，在90℃下油浴搅拌回流6h，自然冷却至室温，以3000r/min的转速将溶液离心分离，并将离心后的产物在90℃烘箱中干燥10h；将干燥后的固体粉末置于带盖的坩埚中，放入马弗炉中，以1℃/min的升温速率加热至500℃，并且恒温焙烧5小时，自然冷却至室温，然后将产物用研钵研磨成均匀的粉末，得到g-C3N4/高岭土复合材料。
离子液体的制备：称取2.03g 1-甲基咪唑和8.42g 3-(氯丙基)三甲氧基硅烷于100mL无水甲苯中混合，并在110℃下回流搅拌16h，制得离子液体1-(三甲氧基丙基硅烷)-3-甲基咪唑氯化物。
g-C3N4/高岭土-IL催化剂的制备：称取4g上述制得的g-C3N4/高岭土复合材料加入到80g离子液体1-(三甲氧基丙基硅烷)-3-甲基咪唑氯化物中于100mL无水乙醇中混合，并在80℃下回流搅拌16h，自然冷却至室温，过滤沉淀物，并用无水乙醇洗涤三次，放入90℃烘箱中干燥10h，然后将产物用研钵研磨成均匀的粉末，得到g-C3N4/高岭土-IL催化剂。
5-HMF的制备：称取葡萄糖0.4g，g-C3N4/高岭土-IL催化剂0.1g，蒸馏水5mL，混合置于高压反应釜中，封闭后，放入加热至160℃的烘箱中，保持2h，反应结束后使反应釜自然冷却至室温，离心分离后得到5-HMF。
实施例3：
g-C3N4/高岭土复合材料的制备：称取1.0133g双氰胺于圆底烧瓶中，加入100mL蒸馏水搅拌使其溶解，制成双氰胺溶液；向双氰胺溶液中加入2.02g高岭土，在110℃下油浴搅拌回流2h，自然冷却至室温，以5000r/min的转速将溶液离心分离，并将离心后的产物在100℃烘箱中干燥8h；将干燥后的固体粉末置于带盖的坩埚中，放入马弗炉中，以3℃/min的升温速率加热至600℃，并且恒温焙烧3小时，自然冷却至室温，然后将产物用研钵研磨成均匀的粉末，得到g-C3N4/高岭土复合材料。
离子液体的制备：称取6.25g 1-甲基咪唑和16.55g 3-(氯丙基)三甲氧基硅烷于100mL无水甲苯中混合，并在130℃下回流搅拌10h，制得离子液体1-(三甲氧基丙基硅烷)-3-甲基咪唑氯化物。
g-C3N4/高岭土-IL催化剂的制备：称取4g上述制得的g-C3N4/高岭土复合材料加入到100g离子液体1-(三甲氧基丙基硅烷)-3-甲基咪唑氯化物中于100mL无水乙醇中混合，并在100℃下回流搅拌10h，自然冷却至室温，过滤沉淀物，并用无水乙醇洗涤三次，放入100℃烘箱中干燥8h，然后将产物用研钵研磨成均匀的粉末，得到g-C3N4/高岭土-IL催化剂。
5-HMF的制备：称取葡萄糖0.6g，g-C3N4/高岭土-IL催化剂0.1g，蒸馏水5mL，混合置于高压反应釜中，封闭后，放入加热至160℃的烘箱中，保持2h，反应结束后使反应釜自然冷却至室温，离心分离后得到5-HMF。
实施例4：
实施例4与实施例1的区别在于，实施例4中在制备5-HMF时，放入加热至170℃的烘箱中，保持2h，其他均与实施例1中相同。
实施例5：
实施例5与实施例1的区别在于，实施例5中在制备5-HMF时，放入加热至180℃的烘箱中，保持2h，其他均与实施例1中相同。
实施例6：
实施例6与实施例1的区别在于，实施例6中在制备5-HMF时，放入加热至190℃的烘箱中，保持2h，其他均与实施例1中相同。
实施例7：
实施例7与实施例1的区别在于，实施例7中在制备5-HMF时，放入加热至200℃的烘箱中，保持2h，其他均与实施例1中相同。
实施例8：
实施例8与实施例1的区别在于，实施例8中在制备5-HMF时，放入加热至180℃的烘箱中，保持1h，其他均与实施例1中相同。
实施例9：
实施例9与实施例1的区别在于，实施例9中在制备5-HMF时，放入加热至180℃的烘箱中，保持1.5h，其他均与实施例1中相同。
实施例10：
实施例10与实施例1的区别在于，实施例10中在制备5-HMF时，放入加热至180℃的烘箱中，保持2.5h，其他均与实施例1中相同。
实施例11：
实施例11与实施例1的区别在于，实施例11中在制备5-HMF时，放入加热至180℃的烘箱中，保持3h，其他均与实施例1中相同。
实施例12：
实施例12与实施例1的区别在于，实施例12中在制备5-HMF时，放入加热至180℃的烘箱中，保持3.5h，其他均与实施例1中相同。
实施例13：
实施例13与实施例1的区别在于，实施例13中在制备5-HMF时，放入加热至180℃的烘箱中，保持4h，其他均与实施例1中相同。
对比例1：
称取葡萄糖0.5g，g-C3N4 0.1g，蒸馏水5mL，混合置于高压反应釜中，封闭后，放入加热至160℃的烘箱中，保持2h，反应结束后使反应釜自然冷却至室温，离心分离后得到5-HMF。
对比例2：
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2中直接将制备好的g-C3N4/高岭土复合材料作为催化剂用于5-HMF的制备，其他均与实施例1中相同。
对比例3：
对比例3与实施例1的区别在于，对比例3中在制备g-C3N4/高岭土复合材料时，高岭土的加入量为2g，其他均与实施例1中相同。
对比例4：
对比例4与实施例1的区别在于，对比例4中在制备g-C3N4/高岭土复合材料时，高岭土的加入量为6g，其他均与实施例1中相同。
对比例5：
对比例5与实施例1的区别在于，对比例5中在制备离子液体时，1-甲基咪唑的质量为5.28g，3-(氯丙基)三甲氧基硅烷的质量为10.84g，其他均与实施例1中相同。
对比例6：
对比例6与实施例1的区别在于，对比例6中在制备g-C3N4/高岭土-IL催化剂时，称取g-C3N4/高岭土复合材料质量为10g，其他均与实施例1中相同。
对比例7：
对比例7与实施例1的区别在于，对比例7中在制备g-C3N4/高岭土-IL催化剂时，在70℃下回流搅拌12h，其他均与实施例1中相同。
对比例8：
对比例8与实施例1的区别在于，对比例8中在制备g-C3N4/高岭土-IL催化剂时，在110℃下回流搅拌12h，其他均与实施例1中相同。
对比例9：
对比例9与实施例1的区别在于，对比例9中在制备g-C3N4/高岭土-IL催化剂时，在90℃下回流搅拌8h，其他均与实施例1中相同。
分别测定上述实施例和对比例中葡萄糖的转化率，并通过高效液相色谱测定5-HMF的收率，结果如表1所示。
表1：葡萄糖的转化率及5-HMF的收率。
从表1中的数据可以看出，实施例1-13使用g-C3N4/高岭土-IL作为催化剂，以葡萄糖为原料制备5-HMF，并采用合适的催化剂制备条件、反应条件和反应物用量，催化剂的催化效果佳，葡萄糖的转化率高。并且反应的温度和时间对葡萄糖的转化率影响较大。
对比例1和对比例2中采用g-C3N4、g-C3N4/高岭土复合材料作为催化剂，用于葡萄糖制备5-HMF的反应中，催化效果差，葡萄糖的转化率及5-HMF的收率低。从附图1中可以看出，与原始的高岭土相比，g-C3N4/高岭土的衍射峰强度变弱，宽度也变宽，表明g-C3N4成功插入到高岭土层间，同时g-C3N4/高岭土的结晶度也有所下降。对于g-C3N4/高岭土-IL特征峰移动到更低的角度，衍射强度进一步减弱，宽度也变得比g-C3N4/高岭土更宽，说明接枝离子液体后催化剂的层间距变得更大，同时g-C3N4/高岭土-IL结晶度下降比g-C3N4/高岭土更明显。从附图2的FTIR光谱图中可以看出，一些特征性的伸缩振动带，如芳香族N-H和C-N，以及1600-1400cm-1范围内的咪唑环带，由于高岭土和离子液体特征带有重合，属于离子液体的特征带几乎不能被观察到，但是，从图中仍然可以看出1600-1400cm-1范围内多环芳烃的特征振动，表明我们已成功的制备出g-C3N4/高岭土-IL多相催化剂。由于葡萄糖转化制5-HMF的反应既需要将葡萄糖异构化为果糖，同时又需要将果糖脱水从而制得5-HMF，而g-C3N4/高岭土-IL中g-C3N4具有异构化作用，高岭土表面的酸中心以及离子液体可以使果糖进一步脱水形成5-HMF，故g-C3N4/高岭土-IL的催化效果优于g-C3N4和g-C3N4/高岭土复合材料。
对比例3-6中改变g-C3N4/高岭土-IL催化剂制备过程中各物质的用量，使其落在本发明的范围外，制得的催化剂的催化效果均有明显降低；对比例7-9中改变g-C3N4/高岭土-IL催化剂制备过程中的反应温度及反应时间，制得的催化剂的催化效果同样明显降低，证明本发明中各物质的用量及反应条件的选择不是常规选择。

Claims (10)

1.一种用于5-HMF合成的催化剂，其特征是，制备方法包括如下步骤：
（1）将双氰胺溶于水中制成双氰胺溶液；
（2）在双氰胺溶液中加入高岭土，加热回流反应后将所得产物离心分离并烘干；
（3）将上述烘干后的产物加热，通过热聚合反应制得g-C3N4/高岭土复合材料；
（4）以1-甲基咪唑和3-（氯丙基）三甲氧基硅烷为原料，甲苯为溶剂，加热回流反应后制得离子液体；
（5）将步骤（3）所得的g-C3N4/高岭土复合材料加入上述离子液体中，以无水乙醇为溶剂加热回流反应后，将所得样品分离并烘干后得到g-C3N4/高岭土-IL催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种用于5-HMF合成的催化剂，其特征是，步骤（1）中所述双氰胺溶液的溶质质量分数为1-10‰。
3.根据权利要求1所述的一种用于5-HMF合成的催化剂，其特征是，步骤（2）中加入的高岭土与双氰胺溶液中所含双氰胺的质量比为(2-15):1。
4.根据权利要求1所述的一种用于5-HMF合成的催化剂，其特征是，步骤（2）中加热回流反应的温度为90-110℃，反应时间2-6h，离心分离时的转速为3000-5000 r/min，烘干温度80-100℃。
5.根据权利要求1所述的一种用于5-HMF合成的催化剂，其特征是，步骤（3）中加热时以1-3℃/min的升温速率加热至500-600℃，焙烧3-5h进行热聚合反应。
6.根据权利要求1所述的一种用于5-HMF合成的催化剂，其特征是，步骤（4）中1-甲基咪唑、3-（氯丙基）三甲氧基硅及甲苯的质量比为(1-3):(4-8):50，加热回流反应的温度为110-130℃，反应时间10-16h。
7.根据权利要求1所述的一种用于5-HMF合成的催化剂，其特征是，步骤（5）中g-C3N4/高岭土复合材料与离子液体的质量比为1:(20-25)。
8.根据权利要求1所述的一种用于5-HMF合成的催化剂，其特征是，步骤（5）中加热回流反应的温度为80-100℃，反应时间10-16h，烘干温度80-100℃。
9.一种使用如权利要求1-8任意所述的催化剂的5-HMF制备方法，其特征是，步骤为：将葡萄糖、g-C3N4/高岭土-IL催化剂和水混合置于反应釜中进行加热反应，反应结束后将产物离心分离即得5-HMF。
10.根据权利要求9所述的一种5-HMF制备方法，其特征是，葡萄糖与g-C3N4/高岭土-IL催化剂的质量比为（4-6）:1，葡萄糖的浓度为0.08-0.12g/mL，加热反应温度为160-200℃，反应时间1-4h。
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