本发明涉及一种双酸性催化剂及催化半纤维素或木糖制备糠醛的方法，双酸性催化剂包含摩尔比为1：1：1～4的氯化胆碱、布朗斯特酸和路易斯酸，其状态为低共熔状态。所述方法包括如下步骤：将半纤维素或木糖原料与如前所述的双酸性催化剂作为水相加入到反应釜中，再加入油相萃取剂，在反应釜中发生催化脱水和水解反应生成糠醛，油相萃取剂在反应的过程中不断从水相中萃取糠醛，直至反应结束。本发明采用氯化胆碱与路易斯酸、布朗斯特酸相互结合成深低共熔剂作为双酸性催化剂，将其用于催化半纤维素或木糖制备糠醛的工艺中，降低了反应所需要的活化能且提高了糠醛的产率。此外，制备过程中的水相和催化剂都可以循环使用，降低了能耗和生产成本。