三氧化钼是一种重要的过渡金属氧化物，具有高熔点、良好的催化及电化学性能，其主要应用场景如下：
催化剂：广泛用于石油精炼（加氢脱硫、加氢脱氮）、丙烯氨氧化生产丙烯腈及选择性氧化反应，是高效催化剂的关键组分。
合金与冶金：作为钼元素添加剂，用于炼钢和合金制造，提高钢材的强度、耐腐蚀性和高温抗氧化性；亦用于生产钼丝、钼条。
电致变色器件：作为电致变色层材料，应用于智能窗（调光玻璃）、汽车防眩目后视镜及低功耗显示器。
润滑剂：在高温、高真空等极端环境下作为固体润滑剂添加剂，用于航空航天及机械领域。
其他领域：用于制备高纯金属钼、钼酸盐（如阻燃剂、颜料）及陶瓷电容器材料。
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