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氧化钼全称为三氧化钼(MoO3)。是钼提纯过程中产出的一种重要中间产品。MoO3具有特殊的结构，由金属原子Mo在中心、氧原子在角边的（MoO6）八面体为基本结构单元，共角、形成链连接，每两个相似的链共边连接形成层状的MoO3化学计量结构，层与层之间靠范德华力作用而交错堆积排列，非常适合其他小分子或离子的嵌入。因此，MoO3具有较高的电化学活性，这一特性使其在电致变色、光致变色、气敏元件、信息显示与储存、催化剂、传感器、抑烟-阻燃、超级电容器等领域均有广泛用途。 MoO3用作制取钼铁及钼化合物的原料，也可做为钼元素的加入剂直接加入到钼合金中，改善合金的性能。

氧化钼的生产方法主要是氨法（湿法）和升华法。目前应用最广的仍为氨法。具体生产过程：钼精矿采用化学氨浸流程进行处理，先产出钼酸铵,再产出仲钼酸铵。将仲钼酸铵煅烧，产出的即为三氧化钼(纯度可达99.95%) 。