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17世纪初，比利时海尔蒙特（即扬·巴普蒂斯塔·范·海尔蒙特，Jan Baptista  Helmont，1580年－1644年）发现木炭燃烧之后除了产生灰烬外还产生一些看不见、摸不着的物质，并通过实验证实了这种被他称为“森林之精”的二氧化碳是一种不助燃的气体，确认了二氧化碳是一种气体；还发现烛火在该气体中会自然熄灭，这是二氧化碳惰性性质的次发现。不久后，德国化学家霍夫曼（即弗里德里希·霍夫曼，Friedrich Hoffmann，1660年－1742年）对被他称为“矿精（spiritus mineralis）”的二氧化碳气体进行研究，推断出二氧化碳水溶液具有弱酸性。

二氧化碳(Carbon dioxide)，分子式CO2，相对分子质量44.01。二氧化碳为无色、无臭、无味、无毒体。熔点-56,6℃(526.89kPa)，沸点-78.6℃(升华)，密度1.977g/L。溶于水，0.14499/1009(25℃)。水溶液呈酸性。在20℃时将二氧化碳加压到5978.175kPa，即可液化，相对密度1.0310。液体二氧化碳冷却至-23.1℃、压力415kPa，就形成固体。固体二氧化碳又称为干冰，干冰吸热可直接升华为气体。溶于，23.23ml/100ml

CO2分子形状是直线形的，其结构曾被认为是：O=C=O。但CO2分子中碳氧键键长为116pm，介于碳氧双键（键长为124pm）和碳氧三键（键长为113pm）之间，故CO2中的碳氧键具有一定程度的叁键特征。
现代科学家一般认为CO2分子的中心原子碳原子采取sp杂化，2条sp杂化轨道分别与2个氧原子的2p轨道（含有一个电子）重叠形成2条σ键，碳原子上互相垂直的p轨道再分别与2个氧原子中平行的p轨道形成2条大π键。

二氧化碳的电化学还原是一个利用电能将二氧化碳在电解池阴极还原而将氢氧根离子在电解池阳极氧化为氧气的过程，由于还原二氧化碳需要的活化能较高，这个过程需要加一定高电压后才能实现，而在阴极发生的氢析出反应的程度随电压的增加而加大，会抑制了二氧化碳的还原，故二氧化碳的还原需要有合适的催化剂，以致二氧化碳的电化学还原往往是个电催化还原过程。这个过程的简单机理为：⑴电解池阴极：在初始阶段，二氧化碳被吸附在阴极催化剂表面，形成中间产物（反应式①）；然后电子在两个电极间电势差的作用下发生转移，转移数可能是2、4、6、8、12，还原产物随电子转移数的不同而可能是一氧化碳、甲酸根、甲酸等（反应式②-④）。⑵电解池阳极：水溶液中发生析氢反应，产生氢气（反应式⑤、⑥）。
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