二硫化钼作为一种最早在矿石中发现的钼元形式，如今已经在制备石油的氰化脱硫过程中成为了主要的一种催化剂。

同样的，由于二硫化钼具有与石墨烯一样的层间结构，使得它也能像石墨烯一样被应用于固体润滑剂。

二硫化钼的结构是钼原子层镶嵌于两层硫原子层之间，形成一种三明治结构。

这种三层结构堆积在一起，彼此通过范德华力吸引，由此形成了层状二硫化钼晶体。

以二维形式存在的片状二硫化钼晶体比三维二硫化钼晶体具有更优越的性能，因此片状的二硫化钼近几年在许多领域都受到了十分广泛的关注，它独特的特性引起了科学家们浓厚的研究兴趣。

析氢反应就是一个这样的例子，纳米片状的二硫化钼具有较好的适用性，而原始的三维体状二硫化钼相比起来效率要低得多。

就片状二硫化钼这些独特的性能，例如直带隙长度，电荷载流子输运能力，谷极化强度，光吸收能力等等，以及单层二硫化钼发出的明亮荧光和磷光，他们已经应用于纳米电子学和光电子学领域，作为一种优越的析氢反应和氧化还原反应的催化剂，并在能量转换和存储方面体现出了卓越的应用前景。

基于其光电和机械性能，二维二硫化钼现在是用于制备柔性透明电子器件的最有前途的材料之一，就像聚酰亚胺或聚二甲基硅氧烷一样是柔性电子器件中使用最多的基板之一。

一些靶分子的吸附改变了二维二硫化钼场效应晶体管器件的电荷转移特性，所以它可以作为化学和生物分子传感器的传感元件。

此外，其独特的电化学性能，大的比表面积和界面修饰的潜力预示着它在电化学传感领域美好的前景。