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17世紀初，比利時海爾蒙特（即揚·巴普蒂斯塔·范·海爾蒙特，Jan Baptista  Helmont，1580年－1644年）發(fā)現(xiàn)木炭燃燒之后除了產(chǎn)生灰燼外還產(chǎn)生一些看不見、摸不著的物質(zhì)，并通過實驗證實了這種被他稱為“森林之精”的二氧化碳是一種不助燃的氣體，確認了二氧化碳是一種氣體；還發(fā)現(xiàn)燭火在該氣體中會自然熄滅，這是二氧化碳惰性性質(zhì)的次發(fā)現(xiàn)。不久后，德國化學(xué)家霍夫曼（即弗里德里希·霍夫曼，F(xiàn)riedrich Hoffmann，1660年－1742年）對被他稱為“礦精（spiritus mineralis）”的二氧化碳氣體進行研究，推斷出二氧化碳水溶液具有弱酸性。

二氧化碳(Carbon dioxide)，分子式CO2，相對分子質(zhì)量44.01。二氧化碳為無色、無臭、無味、無毒體。熔點-56,6℃(526.89kPa)，沸點-78.6℃(升華)，密度1.977g/L。溶于水，0.14499/1009(25℃)。水溶液呈酸性。在20℃時將二氧化碳加壓到5978.175kPa，即可液化，相對密度1.0310。液體二氧化碳冷卻至-23.1℃、壓力415kPa，就形成固體。固體二氧化碳又稱為干冰，干冰吸熱可直接升華為氣體。溶于，23.23ml/100ml

CO2分子形狀是直線形的，其結(jié)構(gòu)曾被認為是：O=C=O。但CO2分子中碳氧鍵鍵長為116pm，介于碳氧雙鍵（鍵長為124pm）和碳氧三鍵（鍵長為113pm）之間，故CO2中的碳氧鍵具有一定程度的叁鍵特征。
現(xiàn)代科學(xué)家一般認為CO2分子的中心原子碳原子采取sp雜化，2條sp雜化軌道分別與2個氧原子的2p軌道（含有一個電子）重疊形成2條σ鍵，碳原子上互相垂直的p軌道再分別與2個氧原子中平行的p軌道形成2條大π鍵。

二氧化碳的電化學(xué)還原是一個利用電能將二氧化碳在電解池陰極還原而將氫氧根離子在電解池陽極氧化為氧氣的過程，由于還原二氧化碳需要的活化能較高，這個過程需要加一定高電壓后才能實現(xiàn)，而在陰極發(fā)生的氫析出反應(yīng)的程度隨電壓的增加而加大，會抑制了二氧化碳的還原，故二氧化碳的還原需要有合適的催化劑，以致二氧化碳的電化學(xué)還原往往是個電催化還原過程。這個過程的簡單機理為：⑴電解池陰極：在初始階段，二氧化碳被吸附在陰極催化劑表面，形成中間產(chǎn)物（反應(yīng)式①）；然后電子在兩個電極間電勢差的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移數(shù)可能是2、4、6、8、12，還原產(chǎn)物隨電子轉(zhuǎn)移數(shù)的不同而可能是一氧化碳、甲酸根、甲酸等（反應(yīng)式②-④）。⑵電解池陽極：水溶液中發(fā)生析氫反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣（反應(yīng)式⑤、⑥）。
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