致密金属膜在氢及其同位素分离领域具有重要应用。钯及其合金膜是工业上常用的氢分离提纯膜材料,但其高昂价格限制了其大规模工业应用。难熔金属铌具有机械强度好、价格低廉及本征渗透系数高等特点,被认为是可以取代金属钯的氢渗透分离材料。然而由于金属铌对氢分子解离能力弱、且表面容易形成一层致密氧化膜而大大降低了氢的渗透性。表面氧化层去除后再覆盖钯膜则可以充分利用二者的优点。本文首先采用电化学抛光法去除铌箔表面氧化层然后采用电化学沉积法在其表面沉积一层钯膜制备了钯/铌/钯复合膜,并对其渗氘行为进行系统研究。结果表明:1.采用机械磨抛能够去除铌箔样品表面绝大多数氧化膜(残余厚度约为30 nm),然后在直流电压17 V及氢氟酸:浓硫酸:乳酸体积比为1:3:6的混酸电解质中电化学抛光15 min,能够完全去除表面氧化膜。将去除氧化膜的铌箔重新放置于大气环境中,表面又会快速形成薄氧化层,约两天后氧化速度变得极为缓慢,说明具有保持相对洁净的能力。2.在优化过的电镀参数下,微米晶粒的铌箔表面能够沉积得到全覆盖且平整无明显孔洞的钯膜,得到的复合膜在723 K时的渗透率达到1.25×10-8 mol·m-1·s-1·Pa-0.5,与钯的渗透率(1×10-8 mol·m-1·s-1·Pa-0.5)处于同一数量级,有较大的工程应用价值。其机制为:电化学抛光和采用纳米晶样品均能够额外提升铌箔样品的氘渗透性能,且后者带来的氘渗透性能提升更大;此外,沉积的钯膜可以阻止铌表面的连续氧化,且其本身渗透过程中不会被氧化,对铌箔的渗透有极大的帮助。3.在高温渗透过程中,铌膜表面原始高温形成β-Nb2O5氧化物不会分解,室温形成α-Nb2O5氧化物会分解成铌的低价氧化物:另外在这一过程中,氧化层中的氧原子会进一步向基体内部扩散,形成极少量的NbO氧化物。