MoS2可以由天然法，即辉钼精矿提纯法制备，该法是将的钼精矿经过一定的物理和化学作用，除去辉钼精矿中的酸不溶物、SiO2、Fe、Cu、Ca、Pb 等杂质，再进一步细化，获得纳米 MoS2。美国 Climax 钼公司就是采用了这种方法生产MoS2。这种方法制成的纳米MoS2，能够保持天然的 MoS2晶形，润滑性能较好，适合制成润滑剂。但是，采用天然法生产的纳米MoS2纯度不高，提纯技术还有待于进一步改进。当温度低于 400 ℃时，在普通大气下工作时建议用成本较低的MoS2，在 1300 ℃以下都有润滑能力，建议用成本较低的MoS2。
合成法可生产纯度高、杂质少、粒度细的硫化物，而且能制备出符合不同功能需求的硫化物，因此用合成法生产纳米硫化物一直倍受关注。纳米MoS2的制备方法有很多，如四硫代钼酸铵热分解法、硫化氢或硫蒸汽还原法、高能球磨法、碳纳米管空间限制法、水热合成法、高能物理手段和化学法结合等等。总体而言，制备方法有两种，可以直接将钨源或钼源与硫源反应得到纳米MoS2，或者先将钨源或钼源与硫源反应，得到前躯体，再将前躯体通过适当的方法分解或还原成MoS2。
它也被誉为“固体润滑油王”。二硫化钼是由天然钼精矿粉经化学提纯后改变分子结构而制成的固体粉剂。本品色黑稍带银灰色，有金属光泽，触之有滑腻感，不溶于水。产品具有分散性好，不粘结的优点，可添加在各种油脂里，形成绝不粘结的胶体状态，能增加油脂的润滑性和极压性。也适用于高温、高压、高转速高负荷的机械工作状态，延长设备寿命。
二硫化钼不导电，存在二硫化钼、三硫化钼和三氧化钼的共聚物。当摩擦材料因摩擦而温度急剧升高时， 共聚物中的三氧化钼颗粒随着升温而膨胀，起到了增摩作用；
尽管石墨烯有着许多令人眼花缭乱的优点，但它也有缺点，尤其是不能充当半导体——这是微电子的基石。化学家和材料学家正在努力越过石墨烯，寻找其他的材料。他们正在合成其他两种兼具柔韧性和透明度，而且拥有石墨烯无法企及的电子特性的二维片状材料，二硫化钼就是其中一种。
二硫化钼于2008年合成，是叫作过渡金属二硫化物材料（TMDs）大家族的成员之一。这个显得有点“花哨”的名字代表了它们的结构：一个过渡金属原子（即钼原子）和一对包括硫元素、硒元素在内的来自元素周期表第16列的原子（该元素家族以氧族元素著称）。
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