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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。
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；
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）。
