在化工生产过程中，其独特的纳米片结构提供了巨大的比表面积和丰富的活性位点，能够高效催化丙烯等原料定向转化为高附加值化学品，在提升反应选择性与转化率的同时，显著降低过程能耗。在环境治理方面，它是一种高效的废气净化材料，能够通过催化还原等技术路径，将氮氧化物等污染物有效转化为无害的氮气和水，助力大气污染治理。
在新能源领域领域。纳米三氧化钼可作为高效的光催化剂，在光照条件下驱动水分解反应以产生氢能；同时，它也能作为一种极具潜力的固氮催化剂，实现在温和条件下将氮气转化为氨，为低碳合成氨技术提供了新的可能。纳米三氧化钼正在为工业的绿色可持续发展提供关键材料基础。