본 발명은 비화학양론적 전이금속 마그넬리 산화물 고용상의 설계방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 전이금속 산화물인 몰디브데넘/텅스텐 마그넬리 산화물의 비화학양론적 마그넬리 고용상의 설계방법 및 이에 따라 설계된 몰리브덴/텅스텐 마그넬리 고용상을 포함하는 광촉매 또는 정공 전달 물질에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전이금속 마그넬리 산화물 고용상의 설계방법은 몰리브덴/텅스텐을 포함하는 전이금속 마그넬리 산화물 고용상의 정확한 원자 구조를 기반으로 간단한 열역학적 모델을 설정함으로써, 기상 및 액상에서 어떠한 상이 합성될 수 있는지 열역학적으로 분석하고 실제적으로 쓰이는 환경변수를 정량적으로 제공하여, 이론에 기반한 원칙적인 설계방법을 제공할 수 있다. 특히, 전이금속 마그넬리 산화물 고용상의 구조를 원자 수준으로 제어하여 기존 산화물 대비 물리/화학적 한계를 뛰어넘는 소재 개발에 대한 원천 기술을 제공할 수 있으며, 이에 더해, 본 발명에서 제공하는 설계방법을 바탕으로 다양한 유형의 광촉매 및 전공 완층용 물질들을 개발할 수 있다.