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CO2分子形狀是直線形的，其結(jié)構(gòu)曾被認(rèn)為是：O=C=O。但CO2分子中碳氧鍵鍵長(zhǎng)為116pm，介于碳氧雙鍵（鍵長(zhǎng)為124pm）和碳氧三鍵（鍵長(zhǎng)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(rèn)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(gè)氧原子的2p軌道（含有一個(gè)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(gè)氧原子中平行的p軌道形成2條大π鍵。

1850年，愛爾蘭物理化學(xué)家安德魯斯（即托馬斯·安德魯斯，Thomas Andrews，1813年－1885年）開始對(duì)二氧化碳的超臨界現(xiàn)象進(jìn)行研究，并于1869年測(cè)定了二氧化碳的兩個(gè)臨界參數(shù)：超臨界壓強(qiáng)為7.2MPa，超臨界溫度為304.065K（二者在2013年的公認(rèn)值分別為7.375MPa和303.05K）。

二氧化碳的電化學(xué)還原是一個(gè)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(yáng)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(gè)過程需要加一定高電壓后才能實(shí)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(huì)抑制了二氧化碳的還原，故二氧化碳的高效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(gè)電催化還原過程。這個(gè)過程的簡(jiǎn)單機(jī)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(gè)電極間電勢(shì)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(yáng)極：水溶液中發(fā)生析氫反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣（反應(yīng)式⑤、⑥）。

17世紀(jì)初，比利時(shí)海爾蒙特（即揚(yáng)·巴普蒂斯塔·范·海爾蒙特，Jan Baptista van 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(shí)驗(yàn)證實(shí)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(rèn)了二氧化碳是一種氣體；還發(fā)現(xiàn)燭火在該氣體中會(huì)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(guó)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(duì)被他稱為“礦精（spiritus mineralis）”的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行研究，推斷出二氧化碳水溶液具有弱酸性。

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