光催化还原二氧化碳（photocatalytic reduction of carbon dioxide），理学-化学-物理化学-能源化学-[光催化]-光催化还原CO2，利用半导体材料吸收光子产生的电子-空穴对，诱发氧化与还原反应，从而实现将CO2转化为其他含碳化合物的过程。1972年,日本科学家利用近紫外光（380纳米）照射TiO2电极可以将水分解为氢气和氧气。1978年，以色列科学家发现采用p型半导体GaP作为光电极，在光照下能将CO2水溶液还原为CH3OH。1979年，日本东京大学利用WO3、TiO2、CdS、GaP、SiC等半导体材料将CO2水溶液还原为CO、CH4、CH3OH、HCOOH等多种碳氢燃料。该一系列重要研究开辟了光催化还原CO2人工光合成领域，引起了物理、材料、化学、环境等不同学科工作者的研究兴趣，成为了多学科结合交叉的热门研究领域之一。光催化还原CO2模拟自然界中绿色植物的光合作用，因此又被称为人工光合成。该过程利用CO2作为碳源，太阳能作为输入能源，得到短链的碳氢燃料如甲烷、甲醇、和乙烷等，在减少CO2排放的同时又能生产有用燃料，实现了环境和能源的双赢。