Die chemischen Eigenschaften der Kohlenstoff-Molekularsieboberfläche beeinflussen maßgeblich deren Trennleistung. Diese Eigenschaften können durch verschiedene Behandlungen moduliert werden, beispielsweise durch die Einführung spezifischer funktioneller Gruppen oder durch Oxidation der Oberfläche. Solche Behandlungen verändern die Ladungsdichte, Polarität und Hydrophilie der Oberfläche und wirken sich dadurch auf die Adsorptionskapazität für Moleküle aus.
Der Grad der Oberflächenpolarität hängt von der relativen Häufigkeit funktioneller Gruppen-wie Hydroxyl-, Ether-, Carbonyl- und Säuregruppen-innerhalb der Struktur ab. Eine Erhöhung der Anzahl funktioneller Oberflächengruppen erhöht die Polarität und erleichtert die Adsorption und anschließende Trennung von Molekülen durch spezifische Wechselwirkungen.
Die Oberflächeneigenschaften von Kohlenstoffmolekularsieben können auch zur Trennung von Gasmolekülen genutzt werden. Aufgrund der kontrollierbaren chemischen Reaktivität der Oberfläche ermöglicht die chemische Modifikation die Anpassung der Adsorptionsfähigkeiten und ermöglicht so die Differenzierung und Trennung von Gasmolekülen.