本发明公开了一种基于二硫化钼复合材料的生物强效剂及其制备和应用，属于废水生物脱氮技术领域。本发明的一种基于二硫化钼复合材料的生物强效剂，二硫化钼复合材料主要成分包含二硫化钼和石墨烯，生物强效剂中二硫化钼复合材料与活性污泥比例为（1~100）g:5000mL；具备上述强效特点的二硫化钼晶相包括1T晶相和2H晶相。本发明的主要用途是既能够简便、有效地提高脱氮效果，又能够避免额外增加物料消耗和设备清理工作等操作，以降低运行成本。