本发明提供一种在井下制备纳米催化剂的原位裂解与改质方法，在气体燃烧器加热地层的同时，将纳米催化剂前驱体送入气体燃烧器内，在气体燃烧器产生的高温条件下，利用气相法生成纳米级晶体的原理，使纳米催化剂前驱体发生反应生成能促进页岩及中低熟页岩中的有机质转化为轻质油的纳米级催化剂，生成的纳米级催化剂在气体燃烧器产生的尾气的带动下，与尾气一起运移至油页岩层中，催化有机质转化。该制备方法属于一种能节省能源的加热方法，能提高中低熟页岩油和油页岩能量利用率，并降低成本的方法，用气相法制备催化剂颗粒小、原位合成携带性好，避免通过传统压裂液携带时水的使用。