为了改善WS₂的电气和催化性能，用具有良好导电性的其他材料来合成WS₂复合材料是一种颇具前途的方法。复合材料是指一种材料为基体，另一种材料作为增强剂的材料。各种材料在性能上相互补充，产生协同效应，从而使整体性能优于原来的材料。

WS₂纳米材料的形式包括纳米片、IF-WS₂和NT-WS₂，以及其他。化学气固反应是合成IF-WS2纳米粒子和纳米管的最著名和成熟的方法。Tenne等人最初使用WO₃薄膜和H₂S在850℃的还原气氛（95% N₂+5% H₂）中合成了IF-WS₂纳米颗粒和纳米管。但这种方法只能合成少量的产品。

在WS₂混合结构中，原子掺杂是改变材料物理和化学特性的有效方法之一，如带隙和光学特性。例如，Sasaki等研究人员证明了分别位于1.94和2.34 eV的激子吸收峰因掺入Nb而变宽。这表明WS₂单层中的激子对Nb掺杂是敏感的，因为不均匀的拓宽率增强。

纳米片是二硫化钨纳米材料最常见的形式，主要的可控合成策略可以分为两类：自上而下和自下而上法。自上而下法可以以较低的成本生产少量或单层的样品，这对基础研究非常有利。在自上而下法中，通过Scotch胶带进行机械剥离是最简单的方法，通过Scotch胶带剥离的WS₂只有几层或单层。