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辉钼矿的主要成分。黑色固体粉末，有金属光泽。化学式MoS2，熔点2375℃，密度4.80g/cm3（14℃），莫氏硬度1.0～1.5。 [1]1370℃开始分解，1600℃分解为金属钼和硫。315℃在空气中加热时开始被氧化，温度升高，氧化反应加快。二硫化钼不溶于水、稀酸和浓硫酸，一般不溶于其他酸、碱、有机溶剂中，但溶于王水和煮沸的浓硫酸。
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。
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。
