Les propietats químiques de la superfície del tamís molecular de carboni influeixen significativament en el seu rendiment de separació. Aquestes propietats es poden modular mitjançant diversos tractaments, com la introducció de grups funcionals específics o sotmetre la superfície a oxidació. Aquests tractaments alteren la densitat de càrrega superficial, la polaritat i la hidrofilicitat, afectant així la capacitat d'adsorció de les molècules.
El grau de polaritat superficial depèn de l'abundància relativa de grups funcionals-com ara hidroxil, èter, carbonil i grups àcids-dins de l'estructura. L'augment del nombre de grups funcionals superficials millora la polaritat, facilitant l'adsorció i la posterior separació de molècules mitjançant interaccions específiques.
Les propietats superficials dels tamisos moleculars de carboni també es poden aprofitar per a la separació de molècules de gas. Donada la reactivitat química controlable de la superfície, la modificació química permet l'ajust de les capacitats d'adsorció, permetent la diferenciació i separació de molècules de gas.